Reparatie van DNA-breuken verder ontrafeld 

LUMC-onderzoekers verschaffen nieuw inzicht in wat er komt kijken bij het repareren van een breuk in ons erfelijk materiaal (DNA). Als hierbij iets fout gaat, ligt kanker op de loer. 

Het DNA in al onze cellen raakt duizenden keren per dag beschadigd. Het is van levensbelang dat de cel die schade goed repareert. LUMC-onderzoekers ontrafelen nu weer een stukje van de DNA-reparatiepuzzel. Zij bestudeerden DNA-breuken, een van de ergste vormen van DNA-schade. Ze ontstaan bijvoorbeeld door ioniserende straling uit de ruimte waaraan we op aarde altijd blootstaan. We lopen een extra dosis op als we een vliegreis maken of een röntgenfoto laten maken. 

Reparatiemethode

Van een DNA-breuk is sprake wanneer één van onze 46 chromosomen (de eenheden waaruit ons erfelijk materiaal bestaat) uiteenvalt in twee delen. Die moeten weer zo netjes mogelijk aan elkaar gelijmd worden om het genetisch materiaal intact te houden, vertellen dr. Haico van Attikum en dr. Martijn Luijsterburg van de afdeling Humane Genetica van het LUMC.

De onderzoekers bestudeerden de methode die cellen het meest gebruiken om gebroken DNA te plakken, de zogenaamde niet-homologe end-joining. Ze beschrijven in het wetenschappelijke tijdschrift Molecular Cell welke moleculen daarbij betrokken zijn. Luijsterburg: “Als eerste komt PARP1, dat direct aan de uiteinden van de DNA-breuken bindt. Door deze binding verandert het als het ware in een wapperend vlaggetje, waardoor andere moleculen weten waar ze moeten zijn.”

Een molecuul dat op het vlaggetje afkomt is CHD2.“Dat zorgt ervoor dat het materiaal waarin het DNA verpakt zit, het chromatine, meer open komt te staan. Die extra ruimte hebben de reparatie-eiwitten nodig om hun werk te doen”, legt Van Attikum uit. Eerst wordt een van de belangrijke bouwstenen van chromatine, histon 3, ingewisseld voor een iets andere variant, histon 3.3.  Dan is de weg vrij voor de reparatie-eiwitten, die de breuk vaak zonder blijvende schade repareren.

Patiënten met mutaties

Nu ze het reparatieproces zo goed in beeld hebben, willen de onderzoekers uitzoeken wat er gebeurt in cellen waarin de DNA-reparatie hapert. “We hebben gezien dat cellen zonder CHD2 en histon 3.3 sneller dood gaan als ze DNA-schade oplopen”, vertelt Luijsterburg. “Maar we willen ook onderzoeken of ze zich eerder ontwikkelen tot kankercellen, omdat dan misschien vaker verkeerde uiteinden aan elkaar worden geplakt”, aldus Van Attikum. “Daarnaast zijn we geïnteresseerd in patiënten met mutaties in genen voor PARP1, CHD2 en histon 3.3 om de link met het ontstaan van ziektes beter te begrijpen. Mogelijk krijgen zij bijvoorbeeld al op jonge leeftijd kanker of problemen met het afweersysteem.”

Het artikel is op donderdag 18 februari verschenen in het prestigieuze tijdschrift Molecular Cell.