Promotie Corina Markodimitraki: Een geschiedenis van twee metingen

Het menselijk lichaam bestaat uit biljoenen cellen in alle vormen en maten. Ze vormen de bouwstenen van het lichaam en werken met elkaar samen om een volledig functionerend organisme te maken. Er zijn 200 verschillende soorten cellen aanwezig in het menselijk lichaam, elk met een ander uiterlijk en een andere functie. Toch bevatten ze allemaal dezelfde genetische informatie: hetzelfde DNA. Hoe kan dezelfde DNA-code resulteren in verschillende soorten cellen? Markodimitraki’s antwoord luidt: “het hangt af van blootstelling.”

Blauwdruk

De cel kan niet te allen tijde al het DNA lezen, laat staan erop reageren: de delen van het DNA die beschikbaar – blootgesteld – zijn, verschillen tussen soorten cellen. Sommige delen van het DNA zijn opeengepakt, terwijl andere losser zitten en daardoor makkelijker te lezen zijn. Met andere woorden: het DNA is anders gevouwen. De manier waarop het DNA is gevouwen wordt bepaald door de interacties tussen het DNA en bepaalde eiwitten die aanwezig zijn in de celkern.

Wanneer de cel DNA leest, verdubbelt het de code. Hierdoor ontstaat zogenoemd Messenger-RNA (mRNA), ook wel boodschapper-RNA genoemd. De cel gebruikt de mRNA transcripten als blauwdruk voor het maken van eiwitten. Elk type cel heeft andere soorten eiwitten nodig, dus de delen van het DNA die worden omgezet in mRNA transcripten verschillen per cel. Onderzoekers bepalen naar welke cel ze kijken door te meten welke mRNA transcripten aanwezig zijn in de cel.

Nieuwe techniek

Tot op heden ontbrak er een techniek waarmee de relatie tussen de vouwing van DNA en de productie van mRNA onderzocht kon worden. Daarom ontwikkelde Markodimitraki samen met haar collega’s een techniek genaamd scDam&T-seq die zowel de interacties tussen eiwitten en DNA als mRNA transcripten meet in dezelfde cel. Hiermee konden zij nauwkeurig bestuderen hoe de verpakking van het DNA in de celkern de productie van mRNA beïnvloedt

Flexibel DNA

Cellen slaan DNA op in hun kern. DNA in het midden van de celkern is flexibeler en opener, en daardoor makkelijker te lezen, terwijl DNA in de buitenste regio’s van de celkern opeengepakt is. Met hun nieuw ontwikkelde techniek konden Markodimitraki en haar collega’s een lang-bestaande hypothese bevestigen: cellen lezen DNA in de buitenste regio’s van de celkern niet. Het DNA in deze regio’s wordt dus ook niet omgezet in mRNA of vertaald naar eiwitten. Het DNA dat zich in het midden van de celkern bevindt bepaalt grotendeels welke eiwitten worden gemaakt.

Technische oplossingen

Markodimitraki en haar collega’s gebruikten de techniek ook om de vouwing van DNA te onderzoeken in de hersenen van jonge muizen. Met haar proefschrift presenteert Markodimitraki een techniek die dus enorm waardevol is voor onderzoek naar de relatie tussen de vouwing van DNA en mRNA productie in zowel cellen in het lab als in levende dieren. Markodimitraki: “Mijn proefschrift biedt technische oplossingen voor onderzoek naar de architectuur van DNA.”