Zo fiets DIA (rood) met polymerase als hulpmotor (roze) over DNA. FRET staat voor fluorescentieresonante energieoverdracht (afb: Nature)
Ik zegt het maar meteen: eigenlijk hoort dit bericht hier niet, maar ik vat synthetische biologie ruim op. Het gaat om DNA en dat is toch het eerste doel(wit) van synthetische biologie. DNA en omgeving zitten knap ingewikkeld in elkaar. Er schijnt een enzym te zijn (AID, een deaminase) dat over het gigantische DNA-molecuul fietst om ons te vrijwaren van infecties of beter gezegd: de afweer in te stellen op nieuwe ziekteverwekkers. Onderzoekers van, onder meer, het Imperial College in Londen hebben nu met een zeer speciale microscoop gezien (smFRET) hoe AID dat doet en hoe het enzym met andere biomoleculen wisselwerkt.
DIA gebruikte daarvoor een ander enzym dat zijn eigen ‘motor’ heeft (dus eigenlijk is fietsen een niet erg passend beeld, maar ik hou het er maar bij). Onderzoeker David Rueda zegt dat niemand tot nu toe heeft laten zien dat dat mogelijk was. AID helpt onze afweer ziekteverwekkers te herkennen en daar op te reageren. Elke ziekteverwekker heeft zijn eigen herkenbare patroon van moleculen aan de buitenkant. Dat geeft het afweersysteem de mogelijkheid tot een gepaste reactie. Daarbij spelen antilichamen een belangrijke rol, met elke ziekteverwekker, in principe, zijn eigen antilichaam en elk antilichaam zijn eigen afweerreaftie. Als de ziekteverwekker nieuw is moeten er nieuwe antilichamen worden aangemaakt. Daartoe verandert DIA hier en daar wat aan het DNA dat voor de aanmaak van antilichamen is bestemd. Sommige van die veranderingen monden uit in een antilichaam dat past bij de nieuwe ziekteverwekker. Lijkt me link, maar goed.
De waarneming van het enzym op het DNA toont dat het enzym naar het DNA wordt getrokken als de aanmaak van antilichamen begint. In een eerste stap wordt DNA gekopieerd door polymerase. Dat is de ‘brommer’ waar DIA gebruik van maakt. Als de polymerase beweegt dan maakt die een ‘bel’ waarop AID meefietst, onderwijl subtiele veranderingen aanbrengend in de DNA-streng. Uiteindelijk knijpt AID in de rem, om maar even in hetzelfde beeld te blijven, en beide enzymen gaan huns weegs. Rueda: “Wat zo interessant is dat de polymerase een motor heeft die het enzym in staat stelt in een richting te bewegen, maar AID niet. We weten nog niet alle details, maar we hebben gezien dat AID polymerase volgt.”
De microscooptechniek die gebruikt werd is een speciale fluorescentieresonantie-energieoverdrachtmicroscoop, een mondvol en in (Engelse) afko smFRET. Die techniek is al twintig jaar geleden ontwikkeld, maar de Londense onderzoeksgroep zou de eerste zijn geweest die die gebruikte voor het bekijken van de bewegingen van AID.
Soms gaat het enzym in de fout en verandert DNA op de verkeerde plaats. Dat zou dan kunnen leiden tot kanker. Dan is het natuurlijk aardig om uit te zoeken hoe DIA zijn werk doet en waar het enzym de fout in gaat (kan gaan). Rueba zegt wel dat ze nu veel van DIA weten, maar dan hebben we het nog alleen maar over de manier waarop dat enzym over de DNA-streng beweegt, maar niet welk ‘programma’ het enzym heeft om DNA subtiel te veranderen…
Bron: Science Daily