Een internationaal wetenschappelijke team onder leiding van Cees Dekker, hoogleraar nanobiologie aan de TU Delft, publiceerde hierover donderdag een artikel in het wetenschappelijk tijdschrift Cell. Dekker licht zijn onderzoek desgevraagd toe.

Dat Dekker deze eiwitstructuren moleculaire motortjes noemt, is niet te veel eer. „Het zijn biologische apparaatjes die energie gebruiken en arbeid verrichten.  Het gaat dus werkelijk om motortjes die een functie hebben in de cel, bijvoorbeeld voor de vorming van eiwitten of voor de celdeling.”

Het wetenschappelijke team onderzocht de zogeheten SMC-motortjes die lussen trekken in het genetische materiaal, het DNA, waardoor dat in een kluwen verandert. Dekker pakt er ter illustratie een touw bij en vouwt een lus. „Waar de uiteinden van de lus elkaar raken, verbinden ze delen van het DNA met elkaar, die elkaars werking daardoor kunnen versterken. Welke delen dat zijn en hoe groot de lus moet worden, ligt allemaal vast op het DNA.”

Indrukwekkend

De techniek waarmee de nanobiologen dit ontdekten, is indrukwekkend. Op een glasplaatje bevestigden ze een recht stuk DNA van 0,01 millimeter lang – voor wetenschappelijke begrippen is dat vrij groot. Uit een enkele cel, waarvan het menselijk lichaam er biljoenen heeft, haalden ze een motoreiwit, waar een cel miljoenen eiwitten bevat. Ze labelden deze eiwitten met een lichtgevende stof. Volgens lieten ze de SMC-motor een lus maken in het DNA.

„We zagen onder de microscoop op een schaal van 100.000 keer kleiner dan een mensenhaar, hoe het eiwit een lus trok. En we ontdekten dat het eiwit tijdens het trekken van het DNA switchte van het ene uiteinde van de lus naar het andere. Er bleek in deze motortjes dus een heuse versnellingsbak schuil te gaan die kon schakelen tussen het ene en andere uiteinde van de lus. Dat resultaat klopte met de theorie.”

„Als deze motortjes het niet doen, dan gaat een cel direct dood” - Cees Dekker, hoogleraar nanobiologie TU Delft

Defecte motor

De motortjes zijn essentieel voor de menselijke cel, vervolgt Dekker. „Stel je voor dat deze motortjes het niet doen, dan gaat een cel direct dood. Dat is echt dramatisch. Uit de embryologie is bekend dat ze een rol spelen in het reguleren van de celdeling en de vorming van eiwitten. Bij ernstig defect zal een embryo afsterven. Een miskraam is dan het gevolg.”

Is het defect minder ernstig, dan leidt dat bijvoorbeeld tot het syndroom van Cornelia de Lange. De patiënt lijdt dan onder meer aan onderontwikkelde hersenen, een kleine schedel, een ontwikkelingsstoornis van de kaak en de kin, doorlopende wenkbrauwen, onderontwikkelde of afwezige ledematen en bewegingsstoornissen. Als de motortjes het op latere leeftijd laten afweten, kan dat leiden tot de vorming van kanker.

„We begrijpen nu op moleculair niveau hoe het werkt. Ook wat er gebeurt als het niet goed functioneert; dan loopt de eiwithuishouding in de cel in de war. We hebben hiermee een deel van een wetenschappelijke puzzel opgelost. Het laat wat licht schijnen in deze black box.”

Doorbraak

Toch duurt het volgens de hoogleraar nog zeker tien jaar voordat deze wetenschappelijke mijlpaal resulteert in medicijnen tegen kanker of behandelingen van het Syndroom van Cornelia de Lange. „Wij doen echt fundamenteel onderzoek. We staan hiermee aan het begin van een keten aan wetenschappelijke doorbraken.”

Wetenschappelijke instellingen, zoals het Nederland Kanker Instituut en het Erasmus Medisch Centrum in Rotterdam, zullen op termijn de vertaalslag gaan maken. Vervolgens kan de toegepaste wetenschap gerichte medicijnen of behandelingen ontwikkelen.

De onderzoekers, onder wie promovendus Roman Barth, hopen dat hun vondst het onderzoek naar de toegepaste wetenschap zal versnellen. „Ik zou graag zien dat deze kennis zijn weg vindt naar farmaceutische bedrijven, ziekenhuizen en uiteindelijk de dokterspraktijk”, verklaart Barth in het persbericht van de onderzoekgroep.