De manoeuvres kunnen deze eencellige organismen helpen om gemakkelijk toegang te krijgen tot hun genen
Archaeaal DNA neemt de vorm aan van een open Slinky-achtige structuur (gezien vanuit twee hoeken in deze computervisualisaties), waardoor het genetisch materiaal van de microben toegankelijker kan worden.
Eencellige archaea-microben verpakken hun DNA in flexibele spoelen die uitzetten en rekken zoals een Slinky dat doet. Dit soort moleculaire gymnastiek was nog nooit eerder in andere organismen gezien en kan vertegenwoordigen een manier voor archaea om gemakkelijk toegang te krijgen tot hun genetisch materiaal, melden onderzoekers 2 maart in eLife
Sommige van de geobserveerde structuren “zien er echt uit alsof je een Slinky pakt en hem open forceert, als een boek”, zegt Karolin Luger, een Howard Hughes Medical Institute-onderzoeker aan de University of Colorado in Boulder. “Je zou denken dat dit het DNA echt in een vreselijke vorm zou verdraaien, maar het stroomt eigenlijk heel natuurlijk.”
Net als de cassettebandjes waar ze naar luisterde, slaat DNA informatie op in een heel dun en kwetsbaar filament van nucleïnezuren, zegt Luger. Maar in tegenstelling tot de banden, die vaak verward en gescheurd zijn, waardoor ze onbruikbaar worden, kan het genetisch materiaal worden gelezen, in tweeën worden gesplitst als een rits en gerepliceerd zonder klitten en breuken – en dat alles terwijl het opgesloten blijft in een ongelooflijk klein compartiment.
In 2017 ontdekten Luger en haar collega’s dat archaea – microben die lijken op bacteriën onder de microscoop maar heel verschillend zijn – hun DNA rond kleine eiwitten, histonen genaamd, kunnen spoelen (SN: 8/10/17 Dit proces lijkt opvallend veel op hoe planten, dieren en schimmels hun eigen genomen buigen en vouwen tot compacte, schijfvormige eenheden die bekend staan als nucleosomen.
Maar niemand wist hoe deze structuren eruit zagen in archaea, of hoe de microben toegang kregen tot hun gespoelde DNA. Met behulp van computersimulaties en elektronenmicroscopie-experimenten op het genetisch materiaal van Methanothermus fervidus, een warmteminnende archaeale soort, ontdekten de onderzoekers dat de Slinky-achtige vormen geopend en gesloten werden in een clamshell-beweging.
“Mijn onderbuikreactie was: ‘Wauw! Zo mooi! ‘”, Zegt Luger. “Mijn tweede reactie was: ‘Natuurlijk! Dit is zo logisch! ”
Complexe organismen zoals mensen, palmbomen of paddenstoelen zijn afhankelijk van een geavanceerde machine om hun sterk gecomprimeerde nucleosomen los te maken en toegang te krijgen tot specifieke genen. Archaea-microben zouden in plaats daarvan gewoon hun DNA kunnen verdraaien om genen aan en uit te zetten – waardoor eiwitten de genen kunnen ‘lezen’ wanneer de Slinkies zich openen, en de toegang afsnijden wanneer ze sluiten.
Luger wil nu kijken naar andere vreemde archaea die in extreme omgevingen leven om te bevestigen of deze buigzame DNA Slinkies “een algemeen fenomeen zijn, of dat er andere oplossingen zijn bedacht voor dit DNA-verpakkingsprobleem.”
