Nieuwe doorbraken: hoe het DDM1-eiwit 'springende genen' in bedwang houdt bij Arabidopsis thaliana

AmsterdamOnderzoekers van de Universiteit van Tokio, onder leiding van Akihisa Osakabe en Yoshimasa Takizawa, hebben nieuwe inzichten verkregen in de regulatie van "springende genen" in zandraket (Arabidopsis thaliana). Ze ontdekten de functie van een eiwit genaamd DDM1 (Decreased in DNA Methylation 1). Dit eiwit is cruciaal voor het stoppen van de activiteit van "springende genen," ook bekend als transposons, door ze gemakkelijker onder controle te houden.

Hier zijn de belangrijkste bevindingen van het onderzoek:

• DDM1 maakt transposons toegankelijk voor chemische markeringen die transcriptie onderdrukken.
• Transposons zijn genen die naar verschillende locaties in het genoom kunnen verplaatsen.
• DDM1 bindt aan DNA binnen de nucleosoom en opent dit.
• Deze bindplaatsflexibiliteit maakt het mogelijk dat chemische markeringen worden aangebracht, wat transcriptie stopt.

DDM1 helpt bepaalde delen van het DNA, bekend als transposons, inactief te houden door er chemische markeringen aan toe te voegen. Wetenschappers begrepen eerder niet volledig hoe DDM1 werkte, vooral omdat transposons meestal binnen nucleosomen worden gevonden. Nucleosomen zijn structuren waarin DNA strak is gewikkeld rond eiwitten, histonen genaamd. Deze verdichting maakt het voor cellen moeilijk om de transposons te bereiken en de onderdrukkende markeringen toe te voegen.

Met behulp van cryo-elektronenmicroscopie, een gedetailleerde beeldvormingstechniek, konden onderzoekers de structuur van DDM1 en DNA in het nucleosoom bekijken. Osakabe gaf aan dat een van de meest opwindende ontdekkingen was te zien hoe DDM1 samenwerkt met het nucleosoom. Deze waarneming was cruciaal omdat het de specifieke locaties liet zien waar DDM1 zich hecht, waardoor het nucleosoom flexibel genoeg wordt om chemische veranderingen toe te laten.

Deze ontdekking is significant omdat het fundamentele biologische processen onthult en praktisch toepasbaar is. Door inzicht te krijgen in DDM1 kunnen we genetische ziektes veroorzaakt door mutaties bij mensen aanpakken. De menselijke variant van DDM1, genaamd HELLS, werkt op een vergelijkbare manier. Dit onderzoek kan uiteindelijk leiden tot nieuwe behandelingen voor genetische aandoeningen.

Deze kennis kan helpen bij landbouw en biotechnologie. Wetenschappers kunnen mogelijk de werking van DNA in planten beheersen om meer gewassen te produceren en nieuwe biotechnologische toepassingen te ontwikkelen. Het leren van dit onderzoek kan ons inzicht geven in hoe levende wezens hun DNA beheren, wat kan leiden tot vooruitgang in diverse gebieden.

Het begrijpen van deze minuscule structuren en het ontcijferen van hun details toont aan hoe complex en nauwkeurig biologische systemen kunnen zijn. Het is opwindend om na te denken over de nieuwe mogelijkheden die deze ontdekkingen kunnen bieden voor genetica en andere vakgebieden.