Wetenschap
Onderzoekers ontcijferen hoe een enzym het genetisch materiaal in de celkern wijzigt
In de celkern wordt het DNA-molecuul aangetroffen in een dicht opeengepakt DNA-eiwitcomplex dat bekend staat als chromatine. Hier wordt het DNA rond een kern van histoneiwitten gewikkeld en dicht op elkaar gepakt om nucleosomen te vormen. De structuur van de nucleosomen bepaalt welke genen toegankelijk en actief zijn en speelt daarom een belangrijke rol bij genregulatie. Om te reageren op metabolische signalen, veranderde omgevingsomstandigheden en ontwikkelingsprocessen moeten de nucleosomen herhaaldelijk dynamische modificaties ondergaan met behulp van enzymen.
Een team onder leiding van professor Johannes Stigler van het Gencentrum München van LMU in samenwerking met Felix Müller-Planitz (TU Dresden) heeft nu onderzoeken uitgevoerd om te onderzoeken hoe een klein chromatinemodificerend enzym, ISWI genaamd, mobiel blijft ondanks het dicht opeengepakte materiaal in de celkern en is in staat om nucleosomen effectief te herschikken.
Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Structural &Molecular Biology .
De onderzoekers konden aantonen dat het enzym ATP – de energievaluta van de cel – verbruikt, niet alleen vanwege zijn enzymatische activiteit, maar ook om door de celkern te navigeren en om te voorkomen dat het chromatine te rigide wordt.
"De beweging van ISWI door de ruimte die dicht opeengepakt is met chromatine wordt aangedreven door ATP. Naarmate het vordert, blijft het afwisselend aanmeren met verschillende bindingsplaatsen op de nucleosomen. We vergelijken deze beweging met die van een aap die van tak naar tak slingert", zegt Stigler.
Volgens de onderzoekers zou het ontcijferen van deze processen inzichten kunnen opleveren in de manier waarop defecten bijdragen aan ziekten en zelfs nieuwe therapeutische wegen kunnen openen.