Jarenlang werd er gedacht dat er coördinatie was tussen het repliceren van twee DNA-strengen, zodat ze allebei gelijktijdig verdubbeld zouden zijn. Dat laatste lijkt nu niet zo te zijn.

Het is een fundamenteel proces van het leven op aarde: DNA-replicatie (waarbij DNA wordt verdubbeld). Want zonder replicatie kunnen cellen zich niet delen. Jarenlang werd gedacht dat de verdubbeling van ons erfelijk materiaal op een geordende manier verliep. Maar een filmpje dat onlangs is gemaakt door wetenschappers van de universiteit van Californië doet een hoop stof opwaaien: DNA-replicatie blijkt helemaal niet netjes te zijn geregeld.

Gecoördineerde klus?

Maar eerst een korte les in DNA. DNA bestaat uit een helix van twee strengen en wanneer DNA verdubbeld moet worden, splitsen de twee strengen eerst, waarna er van allebei een kopie wordt gemaakt. Je krijgt dan twee identieke helices, die allebei uit twee strengen bestaan.

Volgens deskundigen verliep deze belangrijke klus altijd op een goed geregelde manier. Zo zouden enzymen betrokken bij DNA-replicatie met elkaar ‘communiceren’ om alles zo gecoördineerd mogelijk te laten verlopen. Maar onderstaand filmpje druist hier flink tegen in:

Het proces van DNA-replicatie verloopt helemaal niet geordend!

Een rommeltje

Om tot dit filmpje te komen, isoleerden de onderzoekers DNA-moleculen van E. coli-bacteriën en observeerden deze op een glazen plaatje. Daar voegden ze een kleurstof aan toe die alleen hechtte aan dubbelstrengs DNA, en niet aan enkelstrengs. Op deze manier kon het team de voortgang volgen van een dubbelstrengs DNA dat twee nieuwe dubbele helices vormde.

Het team constateerde dat de gemiddelde snelheid waarmee de twee strengen repliceren ongeveer gelijk was, maar tijdens het proces waren er onverwachte stopmomenten en begonnen de strengen zich als twee afzonderlijke eenheden te gedragen. Zo nu en dan stopte de ene streng met samenvoegen, terwijl de ander gewoon doorging, soms wel tien keer sneller. Oftewel: het was een rommeltje!

Op aannames gebaseerd

Maar hoe kan het eigenlijk dat we jarenlang dachten dat DNA-replicatie een sterk geordend proces is? Volgens Richard Sinke, van de Rijksuniversiteit Groningen, was die theorie gebaseerd op aannames. “En dan vooral op het gegeven dat als DNA strengen gescheiden worden voor replicatie het logisch zou zijn als replicatie van beide strengen sterk gesynchroniseerd en tegelijkertijd zou moeten verlopen om naast efficiëntie ook de kans op fouten zo klein mogelijk te houden.”

Maar ja, zo efficiënt is de natuur dus niet als het aankomt op DNA-strengen verdubbelen. “Kennelijk heeft de natuur hier een ander mechanisme voor in petto en is dit niet noodzakelijkerwijs iets wat qua tijd en organisatie op één plaats en op hetzelfde moment gebeurt.”

Bronnen: Cell, University of California via EurekAlert!, ScienceAlert, Marjolein van Egmond (VUmc)

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer (geen verzendkosten). Abonnee worden? Dat kan hier!