DNA-herstel: een kijkje in het ‘repair café’ van de cel

Terug naar nieuws

Nieuw onderzoek van de Kind Groep biedt inzicht in hoe cellen beschadigd DNA herstellen. Voor het eerst is de activiteit van reparatie-eiwitten in individuele menselijke cellen in kaart gebracht. De studie laat zien hoe zulke eiwitten samenwerken in zogeheten ‘hubs’ om DNA-schade te repareren. Deze kennis biedt aanknopingspunten voor het verbeteren van kankertherapieën en andere behandelingen waarbij DNA-herstel essentieel is. De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in Nature Communications op 21 november.

DNA is het molecuul dat onze genetische informatie bevat. Het kan beschadigd raken door normale processen in de cel, maar ook door externe factoren zoals UV-straling en chemische stoffen. Zulke schade kan leiden tot breuken in de DNA streng. Als DNA-schade niet goed wordt hersteld, kunnen mutaties ontstaan die mogelijk leiden tot ziektes zoals kanker. Cellen hebben reparatiesystemen om dergelijke schade te herstellen, met behulp van herstel-eiwitten die de beschadigde gebieden lokaliseren en zich eraan binden.

Inzoomen op individuele cellen

Het lichaam kent allerlei mechanismen om schade te repareren, maar dit proces werkt anders in elke cel. Daarom is het belangrijk om DNA-herstel in afzonderlijke cellen te onderzoeken. “Het vinden van breuken in DNA is een enorme uitdaging”, vertelt co-eerste auteur Kim de Luca. “Niemand weet precies waar de schade optreedt of waarom sommige plekken moeilijker te repareren zijn. Onze aanpak hielp ons deze vragen te beantwoorden.”

Met geavanceerde technieken konden de onderzoekers in kaart brengen waar herstel-eiwitten zich aan het DNA hechten. “Eerdere studies keken naar een gemiddeld beeld van meerdere cellen”, legt De Luca uit. “Maar door individuele cellen te bestuderen, ontdekten we unieke en soms zeldzame manieren waarop DNA-schade wordt gerepareerd.”

Een ‘DNA repair café’

De resultaten brachten ook aan het licht dat DNA hersteld kan worden door samenwerking tussen herstel-eiwitten. Die organiseren zich dan in zogeheten ‘hubs’, waar meerdere beschadigde DNA-regio’s samenkomen. Deze hubs zijn te vergelijken met ‘repair cafés’: ontmoetingsplaatsen waar mensen samenkomen om iets te repareren. “Zo’n centrale plek maakt het proces efficiënter,” vertelt De Luca. “Een hub bestaat soms wel uit zes verschillende breuken die op een gecoördineerde manier hersteld worden”.

Efficiëntere behandelingen

De resultaten van dit onderzoek kunnen bijdragen aan betere behandelingen voor ziekten waarbij DNA-schade een rol speelt, zoals kanker en genetische aandoeningen. Door meer te leren over hoe cellen DNA-breuken repareren, kunnen onderzoekers inspelen op specifieke DNA-herstelmechanismen. “Met precieze kennis van DNA-reparatie ontstaat de mogelijkheid om nieuwe behandelingen te ontwerpen die effectiever en minder schadelijk zijn”, zegt De Luca.

Publicatie

Genome-wide profiling of DNA repair proteins in single cells. Kim L. de Luca*#, Pim M. J. Rullens*, Magdalena A. Karpinska, Sandra S. de Vries, Agnieszka Gacek-Matthews, Lőrinc S. Pongor, Gaëlle Legube, Joanna W. Jachowicz, A. Marieke Oudelaar, Jop Kind#
* Co-first authors
# Co-corresponding authors

Jop Kind is groepsleider bij het Hubrecht Institute, bijzonder hoogleraar Eencellige Epigenomica aan de Radboud Universiteit Nijmegen en Investigator bij Oncode Institute.