Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven en de Vrije Universiteit Amsterdam hebben een nieuwe vorm van DNA ontdekt. Als je hard genoeg aan DNA trekt, blijkt het namelijk plotseling te kunnen ontvouwen tot een vorm die twee keer zo lang is. Deze nieuwe vorm van DNA hebben ze de naam ‘hyperstretched DNA’ meegegeven. Hun theoretische model voorspelde het bestaan hiervan en een experiment leverde het definitieve bewijs. Vandaag verschijnt het werk in het tijdschrift Nature Communications.
Een theoretisch model van onderzoekers van de TU Eindhoven gaf de eerste aanwijzing voor het bestaan van deze vorm van DNA. Toenmalig afstudeerder Koen Schakenraad wilde eerdere metingen aan het oprekken van DNA door de VU beschrijven. “Dat lukte, maar tot onze verrassing bleek ons model ook een nog niet ontdekte vorm van DNA te voorspellen, wel twee keer zo lang als normaal”, vertelt Paul van der Schoot, een van de onderzoekers van de TU/e.
Aan de VU hebben ze gewerkt om dit model experimenteel te bevestigen. Hiervoor gebruikten ze een combinatie van krachts- en fluorescentiemicroscopie. “Vergelijk het met microscopische handen en ogen”, zegt Iddo Heller, een van de betrokkenen van de VU Amsterdam. “Je trekt aan een enkel DNA-molecuul en je ziet direct wat er gebeurt.” Dat de nieuwe toestand daadwerkelijk bestaat, toonden ze aan met behulp van een lichteffect. “Om DNA op te rekken, maken we gebruik van fluorescerende moleculen, zogeheten intercalatoren, die tussen de basenparen aan het DNA binden”, zegt Heller. “Deze moleculen lichten op onder de microscoop. Dus in de normale toestand van DNA, zonder intercalatoren, is het beeld donker. Hoe meer het DNA oprekt, en hoe meer intercalatoren eraan hangen, des te meer het beeld oplicht. Kort gezegd konden we de nieuwe toestand aantonen doordat de lichtintensiteit twee keer zo hoog werd.”
Of deze vorm van DNA ook daadwerkelijk in de cel voorkomt is volgens de onderzoekers niet met zekerheid te zeggen. “Maar de vondst kan wellicht meer duidelijkheid geven over hoe het uitrekken van DNA in de celkern daadwerkelijk gebeurt, want daar zijn nog veel vragen over”, zegt Van der Schoot. Ook zien de onderzoekers nut voor het relatief nieuwe vakgebied van ‘DNA-origami’. “Daar ‘knutselen’ onderzoekers met DNA op basis van diens mechanische eigenschappen, bijvoorbeeld om nieuwe materialen te maken. Dan is deze vondst natuurlijk ook erg relevant”, aldus Heller.
Volgens Van der Schoot toont deze vondst weer het belang van fundamenteel onderzoek aan. “Bijna elk toegepast onderzoek heeft een fundamentele component. In dit geval gaf de theorie de aanzet tot deze ontdekking.” Heller spreekt van “een van de leukste samenwerkingen tussen theoretische en experimentele fysici”. “De cirkel was mooi rond”, zegt hij. “Het begon bij een observatie, waar vervolgens een theorie op volgt. De theorie geeft voorspellingen, die we vervolgens weer met een observatie kunnen bevestigen.”
Foto: Iddo Heller
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
