Niet de waterstofbruggen, maar ook het waterafstotende karakter van de basen zou de DNA-strengen in de dubbele helix bijeen houden, stellen onderzoekers.
DNA is de belangrijkste drager van onze erfelijke informatie. Doorgaans wordt aangenomen dat de lange strengen dankzij zogenaamde waterstofbruggen in hun karakteristieke dubbele helix aan elkaar verbonden zijn. Onderzoekers van de Technische Universiteit Chalmers trekken dit in twijfel. Ze beschrijven in vakblad Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dat het niet enkel de waterstofbruggen tussen de nucleotiden zijn die de boel bij elkaar houden, maar dat ook het waterafstotende karakter van deze bouwstenen een heel belangrijke rol speelt.
Lees ook:
Bruggen
DNA, oftewel desoxyribonucleïnezuur, bestaat uit twee lange strengen nucleotiden, de bouwstenen van DNA. De strengen zijn complementair; basen adenine (A) en thymine (T) passen als puzzelstukjes op elkaar, net als guanine (G) en cytosine (C).
De ‘partnerbasen’ (A en T, en G en C) plakken aan elkaar dankzij zogenaamde waterstofbruggen; bindingen tussen de waterstofatomen (H) van de ene base met de zuurstof- (O) of stikstofatomen (N) van de andere (zie afbeelding). Een AT-duo kan twee H-bruggen vormen, GC maakt er drie.
Schematische weergave van basenparen en hun waterstofbruggen (stippellijnen).
Waterafstotend
Men gaat ervan uit dat deze waterstofbindingen de twee strengen in de karakteristieke DNA-helix bij elkaar houden. Maar volgens de Zweedse onderzoekers is dat niet het hele verhaal. Ze stellen dat het interne van de helix – alles tussen de twee vervlochten ‘ruggengraten’ – waterafstotend, oftewel hydrofoob is. Vergelijkbaar met hoe olie – ook hydrofoob – in water afgesloten bubbels vormt, zouden ook de DNA strengen binden om het ‘watervrezende’ binnenste van de vloeistof dat in hun omgeving in de celkern volop aanwezig is, af te sluiten.
De onderzoekers kwamen tot deze conclusie door DNA geleidelijk vanuit een normale waterige (hydrofiele) situatie naar een waterafstotende te brengen. Zo hoopten ze te achterhalen wanneer de omgeving dusdanig hydrofoob is dat de ‘afsluitende helixbinding’ overbodig wordt. In een oplossing op de grens tussen hydrofoob en hydrofiel bleek dat moment bereikt. Althans, toen begonnen de DNA-strengen los te laten en ontrafelde de helix zich.
Hulp bij uitvouwen
Hoe zit het dan op momenten dat het de helix moét ontvouwen? Zoals bij het aflezen van DNA, het kopiëren of het repareren ervan? Volgens de onderzoekers is het mogelijk dat de cel het molecuul dan uit de normale ‘waterige toestand’ haalt en blootstelt aan een hydrofobe omgeving (zie afbeelding hierboven). De waterstofbruggen zouden volgens de onderzoekers ook vooral dienen om de twee strengen netjes op elkaar te passen. Niet om in hun eentje de boel bij elkaar te houden.
Helemáál nieuw is het idee van de rol van dat waterafstotende karakter op de helixvorming niet. Al jaren vermoedt men dat de waterstofbruggen niet de enige kracht zijn die alles bij elkaar houdt. Dit onderzoek laat een mogelijke manier zien waarop dit zou kunnen werken. Moleculair biofysicus Steven Brenner (NASA) vertelt ScienceAlert dat hij het een belangrijke ontdekking vindt die een nieuwe manier laat zien waarop (hydrofobe) enzymen de dubbele helix mogelijk scheiden als het DNA afgelezen of gerepareerd moet worden.
Maar het onderzoek staat dus nog in de kinderschoenen en hoe de vork exact in de steel zit, is dan ook nog niet duidelijk. Hoe het ook zij, de resultaten geven onderzoekers weer iets om op voort te borduren en zo de werking van ons erfelijke materiaal verder uit te pluizen.
Bronnen: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Chalmers via EurekAlert!, ScienceAlert
Beeld: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!