Menselijk DNA blijkt minder stijf dan eencellige
Simulaties wijzen uit dat het menselijk DNA veel zachter is dan dat van eencelligen. Maar het is wel weer stijver dan het DNA van rijst. Tot die opmerkelijke conclusie komen theoretisch natuurkundigen in het blad Biophysical Journal. Ze baseren zich op simulaties.
Het klinkt misschien een beetje vreemd: stijf en zacht DNA? Wat moet je daar nu bij voorstellen? DNA-moleculen zijn lang: ongeveer twee meter. Ze passen dan ook alleen in een cel als ze zich strak oprollen. Zo ontstaan ‘DNAspoeltjes’. Maar niet elk deel van het DNA is even flexibel en kan dus even gemakkelijk opgerold worden. “Zachtere stukken DNA kunnen veel gemakkelijker op worden gerold en de resulterende DNAspoeltjes zijn veel stabieler”, legt onderzoeker Helmut Schiessel aan Scientias.nl uit. “Het tegenovergestelde geldt voor stijver DNA.”
De onderzoekers berekenden met behulp van een computermodel de flexibiliteit van DNA van verschillende soorten organismen. “We bestudeerden er ongeveer vijftig, waaronder verschillende soorten schimmels en planten, maar ook zebravissen, muizen, chimpansees en mensen”, vertelt Schiessel. En al snel stuitten Schiessel en collega’s daarbij op een trend. “De zacht- of stijfheid van DNA hangt samen met de complexiteit van het organisme. DNA van eencellige levensvormen (zoals gist) is aan het begin van genen stijver dan gemiddeld en bij meercellig leven (waaronder mensen) is het juist zachter.” Een bijzondere ontdekking. “Het is heel zeldzaam dat we in de biologie zo een simpele wet aantreffen.”
Er is echter een organisme dat zich niet helemaal aan de nieuw ontdekte wet houdt. En dat is rijst. “Grappig genoeg zien we dat rijst het zachtste DNA heeft van alle soorten die we hebben geanalyseerd.” Hoe is dat te verklaren? Schiessel weet het niet, maar heeft er wel een idee over. “Mijn hypothese is dat het iets te maken heeft met het feit dat rijst al een heel lange tijd geteeld wordt en dat de ‘zachtheid’ er gaandeweg in geteeld is.”
De stijfheid van DNA heeft ook invloed op de leesbaarheid ervan. We moeten tenslotte niet vergeten dat DNA een informatiedrager is: het slaat genetische informatie op met behulp van vier baseletters. Wanneer DNA heel strak zit opgerold, kan die boodschap niet worden afgelezen. Anders is dat bij stijf – en dus slechter op te rollen – DNA. “Dat is veel beter leesbaar.” Het kan wellicht verklaren waarom we dit stijve DNA met name bij eenvoudige organismen tegenkomen. “Eencelligen hebben toegang nodig tot al hun genen in de ene cel die ze hebben. Daarom hebben zij stijf DNA dat gemakkelijk uit te lezen is. Mensen hebben vele verschillende soorten cellen en we zien dat weerspiegeld in zacht DNA.”
Schiessel ziet in de stijf- of zachtheid van DNA eigenlijk een aanvullende laag van informatie. “Ik ben gefascineerd door het idee dat er een tweede informatielaag in DNA aanwezig is”, vertelt hij. “Namelijk: mechanische aanwijzingen, die een aanvulling vormen op de klassieke genetische informatie.”
Het onderzoek levert meer kennis en een ietwat ander kijk op DNA op. Maar het roept ook veel vragen op, erkent Schiessel. “Zo ben ik nieuwsgierig of de domesticatie van dieren en planten ook een verandering in de stijfheid van DNA vereisen. Daarnaast vraag ik me af wat het biologische voordeel van zachte stukken DNA aan het begin van de genen van meercellige organismen is.” Wordt ongetwijfeld vervolgd. (Scientias/ Foto: VIP Pass™ to the ℭpirit World)