Een nieuw model, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, geeft inzicht in hoe eiwitten de juiste DNA-sequenties vinden. Dit model, ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Francisco, is gebaseerd op het idee dat eiwitten een combinatie van diffusie en gefaciliteerde diffusie gebruiken om naar hun doel-DNA-sequenties te zoeken.

Diffusie is de willekeurige beweging van moleculen als gevolg van thermische energie. Gefaciliteerde diffusie is het proces waarbij moleculen door een dragereiwit over een membraan of andere barrière worden getransporteerd. In het geval van eiwitten die naar DNA-sequenties zoeken, worden de dragereiwitten DNA-bindende eiwitten genoemd.

Het nieuwe model laat zien dat de combinatie van diffusie en gefaciliteerde diffusie ervoor zorgt dat eiwitten veel sneller en efficiënter naar hun doel-DNA-sequenties kunnen zoeken dan mogelijk zou zijn met diffusie alleen. Dit komt omdat gefaciliteerde diffusie ervoor zorgt dat eiwitten de energiebarrières kunnen omzeilen die diffusie belemmeren.

Het nieuwe model biedt ook inzicht in de mechanismen waarmee eiwitten onderscheid kunnen maken tussen verschillende DNA-sequenties. Dit is belangrijk omdat eiwitten hun doel-DNA-sequenties moeten kunnen vinden in een zee van andere DNA-sequenties. Het model laat zien dat eiwitten verschillende mechanismen kunnen gebruiken om onderscheid te maken tussen verschillende DNA-sequenties, waaronder:

* Basisparing: Eiwitten kunnen aan specifieke DNA-sequenties binden door baseparing, wat de paring is van complementaire stikstofbasen.

* DNA-methylatie: Eiwitten kunnen binden aan DNA-sequenties die gemethyleerd zijn, wat de toevoeging is van een methylgroep aan een DNA-base.

* DNA-kromming: Eiwitten kunnen binden aan DNA-sequenties die een specifieke kromming of vorm hebben.

Het nieuwe model is een aanzienlijke vooruitgang in ons begrip van hoe eiwitten hun doel-DNA-sequenties vinden. Dit model zal onderzoekers helpen begrijpen hoe eiwitten de genexpressie reguleren en hoe mutaties in DNA-bindende eiwitten tot ziekten kunnen leiden.

Naast de inzichten in eiwit-DNA-interacties heeft het nieuwe model ook implicaties voor het ontwerp van nieuwe medicijnen en therapieën. Het model zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om medicijnen te ontwerpen die zich richten op specifieke DNA-sequenties of om nieuwe methoden voor gentherapie te ontwikkelen.