De manier waarop DNA vouwt bepaalt voor een groot deel welke genen worden uitgelezen. John van Noort en zijn groep hebben gekwantificeerd hoe gemakkelijk opgerolde DNA-delen zich opstapelen. Dit kost minder energie dan eerder werd aangenomen. publicatie in Biofysisch tijdschrift .

Elke cel bevat enkele meters DNA, die moet worden opgerold om in een celkern van enkele micrometers te passen. Hoewel DNA uit precies dezelfde reeks van miljarden letters bestaat die coderen voor eiwitten, er zijn veel verschillende soorten cellen, zoals zenuwcellen, bloedcellen of vetcellen, die elk een specifieke combinatie van eiwitten produceren. Hoe weet een zenuwcel welke eiwitten hij nodig heeft? En hoe weet het zelfs dat het een zenuwcel is? De manier waarop DNA vouwt bepaalt voor een groot deel welke genen worden uitgelezen. De DNA-helix is ​​strak gewonden - en daarom slecht leesbaar - op sites met irrelevante code, maar het is mooi verspreid waar de nuttige code zich bevindt. John van Noort en zijn groep hebben dit proces bestudeerd door te simuleren hoe gemakkelijk opgerolde DNA-delen - nucleosomen - zich opstapelen. Gestapelde nucleosomen zijn nog moeilijker uit te lezen.

De onderzoekers keken hoeveel energie het kost om DNA tussen twee nucleosomen te buigen. Omdat de natuur altijd de weg van de minste weerstand kiest, dit bepaalt hoe ons DNA is gevouwen. Je wint energie door nucleosomen te stapelen, maar als het meer energie kost om het DNA dat de nucleosomen verbindt te buigen, het zal niet gebeuren. Van Noort voerde zogenaamde Monte Carlo-simulaties uit voor drie scenario's waarin hij naburige nucleosomen nam en ofwel stapelde, of maakte twee stapels oneven en even nucleosomen, of hun interactie volledig uitschakelen. Hij probeerde honderdduizenden constructies uit en controleerde telkens of hun vorm energetisch voordeliger was.

"We hebben precies gekwantificeerd hoe gemakkelijk nucleosomen stapelen, ", zegt Van Noort. "We vinden dat het buigen van het DNA tussen nucleosomen minder energie kost dan eerder werd aangenomen, er zullen dus andere structuren ontstaan ​​dan we dachten." Wetenschappers kunnen de resultaten nu gebruiken om hun ideeën over nucleosoomvouwing concrete cijfers te geven. Zo begrijpen ze beter hoe een cel de activiteit van zijn genen reguleert door DNA op te vouwen. Van Noort:" Als we uiteindelijk tot in detail begrijpen hoe ze dit voor elkaar krijgen, we zouden ook kunnen herkennen waar het in het echte leven mis gaat. Omdat DNA-vouwing zo'n fundamenteel proces is, er zijn veel medische aandoeningen waarbij dit een rol speelt."