Ontdekking van hoe schadelijk eiwit uit graan-DNA wordt verwijderd

ENGINEERINGNET.BE – Wanneer een eiwit vast komt te zitten in DNA, heet dit fenomeen DNA-eiwit cross-linking.

“Dit eiwit mag daar niet permanent blijven zitten: het moet gezien worden als een grote korrel in het DNA die niet verwijderd kan worden”, zegt hoogleraar Jurgen Marteijn.

Zo’n eiwitkorrel vormt een fysieke blokkade van cellulaire processen die plaatsvinden in het DNA. Bijvoorbeeld als de cel zich wil delen en het DNA daarvoor moet dupliceren. Dit proces wordt verstoord, wat kan leiden tot mutaties en kanker.

Nu blijkt dat het vastzittende eiwit ook voor problemen zorgt tijdens het proces waarbij genen uit DNA worden afgelezen om nieuwe eiwitten te maken. De eiwitkleuring blokkeert dit cruciale transcriptieproces, waardoor de cel niet goed kan functioneren.

Twee eiwitten, genaamd CSA en CSB, spelen hierin een belangrijke rol. Via een voorheen onbekend mechanisme brengen ze een reactie op gang die leidt tot de afbraak van het vastzittende eiwit.

CSA en CSB zijn goed bekend op het gebied van DNA-reparatie, omdat een mutatie in deze eiwitten leidt tot het zeldzame en ernstige Cockayne-syndroom. De belangrijke kenmerken van deze ziekte zijn versnelde veroudering en verlies van zenuwcellen of neurodegeneratie.

“Dit komt waarschijnlijk omdat CSA en CSB de DNA-schade veroorzaakt door vastzittende eiwitten niet kunnen herstellen. De schade stapelt zich snel op en de cellen kunnen niet meer goed functioneren of sterven af”, legt postdoctoraal onderzoeker dr. Marjolein van Sluis uit.

Maar hun bevindingen zijn ook belangrijk voor mensen zonder het zeldzame Cockayne-syndroom, zeggen de onderzoekers. Marteijn: “Wat bij deze patiënten sneller gebeurt, zal waarschijnlijk ook bij ons gebeuren, maar dan pas op oudere leeftijd.”

‘Hoe ouder we worden, hoe meer schade zich ophoopt, veroorzaakt door kruisverbindingen tussen DNA en eiwitten. Gezonde cellen herstellen schade heel efficiënt, maar soms gaat dat niet helemaal goed, waardoor er in de toekomst steeds meer eiwitvlekken in ons DNA achterblijven.’

“Dit is vooral een probleem voor cellen die een leven lang meegaan, zoals die in de hersenen. Door de opeenstapeling van niet-herstelde schades functioneren ze steeds slechter.’ Dit kan uiteindelijk leiden tot hersenziekten die verband houden met veroudering, zoals dementie.

Daarom hopen Marteijn en zijn collega’s dat meer onderzoek zich zal richten op het verband tussen neurodegeneratieve ouderdomsziekten en schade veroorzaakt door kruisverbindingen tussen DNA en eiwitten. “Gezien de vergrijzing is dit een belangrijk vraagstuk.”