Hoe langer een RNA-polymerase ‘aarzelt’ bij het aflezen van beschadigd DNA, hoe groter de kans dat dit gen snel wordt gerepareerd. Het herstelproces blijkt bovendien meer stappen te bevatten en langer te duren dan gedacht, schrijft een internationaal team van wetenschappers op de website van Nature.

DNA schade ontstaat door mutagenen zoals UV licht en sigarettenrook en kan celdood of ziekten veroorzaken. Cellen hebben dan ook reparatiemechanismen die ervoor moeten zorgen dat schade in genen die in gebruik zijn, snel wordt hersteld. Maar het was tot nu toe onduidelijk hoe cellen hierin prioriteiten stellen.

Kévin Howan en collega’s bestudeerden de individuele moleculen die een rol spelen in het herstelproces waarin onderdelen van de DNA-afleesmachinerie worden gebruikt om beschadigd DNA op te sporen en te repareren. In Escherichia coli zijn dat RNA-polymerasen en Mfd, het eiwit dat het reparatieproces op gang brengt.

Mfd blijkt te kunnen zien of een RNA-polymerase is vastgelopen op beschadigd DNA en maakt het polymerase los van het DNA. Deze eerste stappen in het reparatieproces zijn ATP afhankelijk en blijken wel enkele minuten te duren. Dat is veel langer dan je zou verwachten aangezien een E.coli cel zich elke 20 minuten deelt en reparatie van belangrijke genen dus enige spoed vereist.

De onderzoekers zetten de ene kant van een 2 kilobasen lang DNA-fragment vast aan een glazen oppervlak en bevestigden een magnetisch bolletje aan de andere kant. Door dit bolletje vervolgens met een magnetisch veld te manipuleren, kon het DNA uitgerekt of opgerold worden. Het DNA-fragment bevat een startsignaal dat herkend wordt door RNA-polymerasen en vanaf daar wordt het DNA uitgerold om afgelezen te kunnen worden. Door vervolgens het magnetische bolletje in de tijd te volgen met videomicroscopie, konden de onderzoekers de interacties tussen RNA-polymerase en Mfd bekijken.

Mfd blijkt het DNA weer op te rollen waardoor het polymerase loskomt. Hierna rekruteert het reparatie-eiwitten om de schade te herstellen. Over dat proces is nog weinig bekend, maar de onderzoekers denken dat de lange levensduur van het Mfd-polymerasecomplex ervoor zorgt dat de reparatie-eiwitten de juiste plek kunnen vinden, namelijk de plaats met de meeste DNA schade.

Bij eukaryoten is het reparatieproces ingewikkelder maar o.a. bij mensen zijn eiwitten bekend die erg veel op Mfd lijken en waarschijnlijk een vergelijkbare functie hebben.

Bron: Nature