Zo vindt DNA een match

Meer dan vijftig jaar geleden toonden James Watson en Francis Crick aan dat DNA bestaat uit twee lange strengen van miljoenen opeenvolgende nucleotiden, de bekende A,C,G, en U-combinaties. Elke ‘letter’ van de ene streng heeft zijn perfecte match tegenover zich in de tweede streng. Maar hoe vinden beiden elkaar terug wanneer het DNA zich kopieert of herstelt?

Tijdens die processen gaat de dubbele DNA-helix even open ter hoogte van een beschadigd of te kopiëren stukje. De ‘gezonde’ enkele streng gaat vervolgens op zoek naar een overeenkomstige lettercombinatie in een intact chromosoom. Dat stukje gebruikt de DNA-streng als voorbeeld. Maar die zoektocht is niet eenvoudig. Er zijn miljoenen mogelijke lettercombinaties, en de streng moet net zijn specifieke ‘match’ vinden.

In de jaren zeventig ontdekten wetenschappers al dat DNA daarbij de hulp krijgt van een eiwit, RecA bij bacteriën en RadS1 bij de mens. Dat bindt aan een enkelvoudige streng en begeleidt het naar de juiste plaats in het chromosoom. De functie van dat ‘taxi-eiwit’ is cruciaal, want onhersteld DNA kan leiden tot kanker, geboorteafwijkingen en andere aandoeningen.

Amerikaanse onderzoekers van de University of California beschrijven deze week in Nature een techniek om het zoekproces te bestuderen. Ze fixeerden stukjes dubbel-DNA met behulp van lasers. Met de laser kunnen de onderzoekers een enkele DNA-streng van de andere scheiden, en daarna uitrekken, ontspannen of oprollen zoals in een bord spaghetti.

Wanneer de onderzoekers RecA-DNA bij een geopende DNA-streng voegden, bleek de laatste conditie het meest succesvol in het vinden van een correcte match. ‘Vergelijk het met zoeken naar een specifiek stukje spaghettidraad in een bord spaghetti’, zegt onderzoeker Stephen Kowalczykowski, ‘Je kan de spaghetti draad voor draad gestrekt uit het bord halen op zoek naar het stukje, of in het bord duiken en een aantal strengen tegelijk afspeuren. Die laatste optie zal sneller succesvol zijn.’ (kv)