Bøjning af DNA koster mindre energi end antaget

Måden DNA folder i høj grad bestemmer, hvilke gener der udlæses. John van Noort og hans gruppe har kvantificeret, hvor let sammenrullede DNA-dele stables. Dette koster mindre energi end tidligere antaget. Udgivelse i Biofysisk tidsskrift .

Hver celle indeholder flere meter DNA, som skal oprulles for at passe ind i en cellekerne, der måler et par mikrometer. Selvom DNA består af nøjagtig den samme streng af milliarder af bogstaver, som koder for proteiner, der er mange forskellige slags celler, såsom nerveceller, blodceller eller fedtceller, hver producerer en specifik kombination af proteiner. Hvordan ved en nervecelle, hvilke proteiner den har brug for? Og hvordan ved den overhovedet, at det er en nervecelle? Måden DNA folder i høj grad bestemmer, hvilke gener der udlæses. DNA-helixen er tæt viklet - og derfor dårligt læsbar - på steder med irrelevant kode, men det er pænt spredt, hvor den nyttige kode ligger. John van Noort og hans gruppe har studeret denne proces ved at simulere, hvor let sammenrullede DNA-dele - nukleosomer - stables. Stablede nukleosomer er endnu sværere at aflæse.

Forskerne så på, hvor meget energi det koster at bøje DNA ind mellem to nukleosomer. Fordi naturen altid vælger den mindste modstands vej, dette bestemmer, hvordan vores DNA foldes. Du vinder energi ved at stable nukleosomer, men hvis det koster mere energi at bøje DNA'et, der forbinder nukleosomerne, det vil ikke ske. Van Noort udførte såkaldte Monte Carlo-simuleringer for tre scenarier, hvor han tog tilstødende nukleosomer og enten stablede dem, eller lavet to stakke af ulige og lige nukleosomer, eller helt lukke deres interaktion. Han prøvede hundredtusindvis af strukturer og tjekkede hver gang, om deres form var energetisk mere fordelagtig.

"Vi har præcist kvantificeret, hvor let nukleosomer stables, " siger Van Noort. "Vi finder ud af, at bøjning af DNA'et mellem nukleosomer koster mindre energi end tidligere antaget, så der vil dannes forskellige strukturer, end vi troede." Forskere kan nu bruge resultaterne til at give deres ideer om nukleosomfoldning med konkrete tal. Det gør dem i stand til bedre at forstå, hvordan en celle regulerer sine geners aktivitet ved at folde DNA op. Van Noort:" Hvis vi i sidste ende forstår meget detaljeret, hvordan de formår at gøre dette, vi kunne også genkende, hvor tingene går galt i det virkelige liv. Fordi DNA-foldning er en så fundamental proces, der er mange medicinske tilstande, hvor dette spiller en rolle."