Een gen (rode ster) en zijn traject (rode lijn) omgeven door coherent bewegende chromatinegebieden (pijlen). Daaronder de manier waarop het gen gemerkt is (afb: Alexandra Zidovska et al./Nature Communications)

Onderzoeksters van, onder meer, de universiteit van New York hebben ontdekt dat er een relatie is tussen genactiviteit en bewegingen in het genoom. Het lijkt er op dat de manier waarop het DNA een vorm krijgt heeft te maken met de activiteit van genen. Dat is natuurlijk niet echt verwonderlijk, aangezien een gen goed bereikbaar moet zijn om gekopieerd te kunnen worden (op boodschapper-RNA).
Het blijft verbazingwekkend dat het DNA een extreem lang molecuul is, dat uitgerekt zo’n 2 m lang is. Dat gigantische molecuul zit dan nog eens opgepropt in een kern van enkele micrometers (eenduizendste mm’s). Dat heet in technisch jargon een dichte pakking. Om een gen af te lezen moet er dus ruimte gecreëerd worden. Dus zal het actief zijn van een gen samenhangen met beweging.
“Het genoom beweegt door de transcriptie van afzonderlijke genen”, verwoordt Alexandra Zidovska het. “Genen bewegen anders, afhankelijk of ze wel of niet worden afgelezen. Dat leidt tot ingewikkelde en turbulente bewegingen van het menselijk genoom. Begrijpen hoe het mechanisme van die transcriptie-afhankelijke bewegingen van genen werkt zou wel eens wezenlijk kunnen zijn voor het begrijpen van dat genoom in gezondheid en ziekte.”

Hoe dat allemaal in zijn werk gaat is niet goed bekend. Er zijn onderzoekers die hebben voorgesteld dat zogeheten molmotors (moleculaire motors) voor die beweging zorgen, aangedreven door het energiemolecuul ATP (adenosinetrifosfaat).
De onderzoeksters hebben nu eens wat nauwkeuriger naar die bewegingen gekeken. Daarvoor gebruikten ze de genschaartechniek van bacteriën (CRISPR), waarbij ze het vooral gemunt hadden op het eiwit RNA-polymerase II, dat verantwoordelijk is voor de trancriptie. De CRISPR-methode gebruikten ze om geen een fluorescerende ‘vlag’ te bezorgen. Ze gebruikten een microscoop met hoge resolutie om de bewegingen te kunnen volgen en een andere, spectrometrische techniek (DCS in Engelse afko) om de bewegingsgolven in het hele genoom te kunnen waarnemen. Met nog wat andere handgrepen kregen ze een nooit eerder gemaakt beeld van een genoom in beweging.

Dicht en minder dicht

Ze activeerden genen en keken wat er veranderde. Met DCS ‘keken’ ze dan wat er in de omgeving van dat geactiveerde gen gebeurde. De onderzoeksters vonden dat actieve genen bijdragen aan de plaatselijke ‘opschudding’. De dichtheid van de pakking van het genoom rond het gen bepaalt hoe groot die bijdrage is. Een actief gen stuurt de beweging van het genoom in minder dicht gepakte delen, maar in dicht gepakte delen is de genbeweging onafhankelijk van de activiteitsstatus.
Zidovska: “Hiermee krijgen we een betere op de natuurkunde van actieve en levende systemen.” Natuurlijk, maar wie of wat drijft die beweging nou aan. Daar had ik(=as) wel eens wat meer over willen weten…

Bron: phys.org