Telomeren worden soms gezien als de sleutel tot langer leven. Ze beschermen genen tegen schade, maar worden korter elke keer dat een cel zich deelt. Elke keer dat een cel zich deelt, worden de telomeren iets korter. Uiteindelijk worden ze zo kort dat de cel zich niet meer goed kan delen en sterft de cel.
Er is weinig bekend over de structuur van telomeer chromatine op moleculair niveau. In een nieuwe studie hebben wetenschappers van de Leids Instituut voor Natuurkunde (LION) hebben een nieuwe structuur van telomeer DNA ontdekt. Ze gebruikten methoden uit de natuurkunde voor biologische experimenten en een minuscuul magneetje voor de ontdekking.
Omdat het DNA tussen de telomeren twee meter lang is, moet het opgevouwen worden om in een cel te passen. Dit doe je door pakjes van eiwitten en DNA samen om een structuur te vormen die bekend staat als een nucleosoom. Een nucleosoom, een fragment van vrij (of ongebonden) DNA, een nucleosoom, enzovoort, zijn gerangschikt in een patroon als een kralenketting.
Het kralenkoord trekt dan nog verder samen. De lengte van het DNA tussen de nucleosomen - de kralen aan het touwtje - bepaalt hoe het dit bereikt. Er waren al twee post-folding structuren bekend. Een van hen heeft vrij DNA hangend in de ruimte tussen twee nabijgelegen kralen die aan elkaar kleven (fig. 2A). De nabijgelegen kralen binden niet aan elkaar als de DNA-afstand ertussen te klein is. Dan beginnen zich twee stapels naast elkaar te vormen.
In deze studie vonden wetenschappers een andere telomeerstructuur: de nucleosomen liggen veel dichter bij elkaar, dus er is geen vrij DNA meer tussen de kralen. Dit creëert uiteindelijk één grote helix, of spiraal, van DNA.
Wetenschappers ontdekten deze nieuwe structuur met behulp van een combinatie van elektronenmicroscopie en moleculaire krachtspectroscopie. Die laatste techniek komt uit het lab van Van Noort. Hier is het ene DNA-uiteinde aan een glasplaatje bevestigd en aan het andere een kleine magnetische bal.
Een set sterke magneten boven deze bal trekt dan het parelsnoer uit elkaar. Door de hoeveelheid kracht te meten die nodig is om de kralen één voor één uit elkaar te trekken, kom je meer te weten over hoe het touwtje wordt gevouwen. De onderzoekers in Singapore gebruikten vervolgens een elektronenmicroscoop om de structuur beter te begrijpen.
Van Noort zei: “Structuur is 'de heilige graal van de moleculaire biologie. Als we de structuur van de moleculen kennen, krijgen we meer inzicht in hoe genen aan en uit worden gezet en hoe enzymen in cellen omgaan met telomeren: hoe ze bijvoorbeeld DNA repareren en kopiëren. De ontdekking van de nieuwe telomere structuur zal ons begrip van de bouwstenen in het lichaam verbeteren. En dat zal ons uiteindelijk helpen om veroudering en ziekten zoals kanker te bestuderen en medicijnen te ontwikkelen om ze te bestrijden."
Journal Reference:
- Soman, A., Wong, SY, Korolev, N., et al. Zuilvormige structuur van humaan telomeer chromatine. NATUUR (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05236-5
