Al bijna vijfentwintig jaar geleden voorspelde prof.dr. Theo Odijk (TNW) hoe in koolstof nanobuisjes opgesloten DNA-moleculen zouden trillen. Hij werd met zijn triltheorie voor gek verklaard. Samen met Amerikaanse DNA-onderzoekers heeft hij nu zijn gelijk bewezen.
Chromosomen staan in schoolboeken afgebeeld als grote helixvormige moleculen. Maar in cellen vormen ze meestal een nauw vervlochten DNA-mix die ook nog eens in beweging is. De chaotische en continu veranderende structuur van de chromosomen maakt onderzoek aan afzonderlijke moleculen of stukjes van een molecuul erg lastig.
Onderzoekers van de Amerikaanse universiteit van Wisconsin hebben een oplossing voor dit probleem bedacht. Ze kunnen chromosomen door middel van elektrische velden uit elkaar trekken en in koolstof nanobuisjes wurmen. Het is dan net alsof de chromosomen in een dwangbuis zitten. Ze maken geen heftige bewegingen meer waardoor ze gemakkelijker af te lezen zijn. Een artikel over dit werk staat deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academies of Science.
De gevangen chromosomen kunnen niet meer in en uit elkaar kronkelen zoals ze normaal gesproken doen, gedreven door zogenaamde warmtebewegingen, ook wel Brownse-bewegingen genoemd. Deze bewegingen ontstaan doordat watermoleculen continu tegen het DNA opbotsen. In plaats daarvan maken ze slechts snelle kleine trilbewegingen.
Maar dat de moleculen nog wel deze snelle trilbewegingen maakten, stelde de onderzoekers voor een raadsel. Ze schakelden prof.dr. Theo Odijk van de faculteit Technische Natuurwetenschappen in om het waargenomen verschijnsel vanuit de statistische fysica uit te leggen.
Zo’n vijfentwintig jaar geleden ontwikkelde Odijk al een theorie over de beweeglijkheid van stijve ketens die het fenomeen van het opgesloten DNA verklaarde. “Lang voordat het experimenteel werd aangetoond, gaf ik door middel van een model met kansberekeningen aan dat de DNA-moleculen slecht een klein beetje zouden rimpelen. Maar niemand geloofde me. Ik werd voor gek verklaard en mijn reputatie was beschadigd.”
Volgens Odijk is de kruising tussen de biofysica en de nanotechnologie, waar hij nu met de Amerikanen is ingerold, veelbelovend. De onderzoeker heeft zich veel beziggehouden met het modeleren van DNA-bewegingen in bacteriën en virussen. Maar hij is van plan de komende tijd nauw samen te werken met zijn nieuwe collega’s aan DNA-analysetechnieken.
Met de techniek hopen de onderzoekers sneller en secuurder DNA-ketens te kunnen ontcijferen. Op termijn hopen ze zelfs een systeem te ontwikkelen waarmee individuele artsen gemakkelijk het hele genoom (de totale erfelijke informatie) van patiënten in kaart kunnen brengen om sluimerende ziektes op te sporen. Een heel genoom aflezen is met de huidige DNA-analysetechnieken nog een hels karwei.
Chromosomen staan in schoolboeken afgebeeld als grote helixvormige moleculen. Maar in cellen vormen ze meestal een nauw vervlochten DNA-mix die ook nog eens in beweging is. De chaotische en continu veranderende structuur van de chromosomen maakt onderzoek aan afzonderlijke moleculen of stukjes van een molecuul erg lastig.
Onderzoekers van de Amerikaanse universiteit van Wisconsin hebben een oplossing voor dit probleem bedacht. Ze kunnen chromosomen door middel van elektrische velden uit elkaar trekken en in koolstof nanobuisjes wurmen. Het is dan net alsof de chromosomen in een dwangbuis zitten. Ze maken geen heftige bewegingen meer waardoor ze gemakkelijker af te lezen zijn. Een artikel over dit werk staat deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academies of Science.
De gevangen chromosomen kunnen niet meer in en uit elkaar kronkelen zoals ze normaal gesproken doen, gedreven door zogenaamde warmtebewegingen, ook wel Brownse-bewegingen genoemd. Deze bewegingen ontstaan doordat watermoleculen continu tegen het DNA opbotsen. In plaats daarvan maken ze slechts snelle kleine trilbewegingen.
Maar dat de moleculen nog wel deze snelle trilbewegingen maakten, stelde de onderzoekers voor een raadsel. Ze schakelden prof.dr. Theo Odijk van de faculteit Technische Natuurwetenschappen in om het waargenomen verschijnsel vanuit de statistische fysica uit te leggen.
Zo’n vijfentwintig jaar geleden ontwikkelde Odijk al een theorie over de beweeglijkheid van stijve ketens die het fenomeen van het opgesloten DNA verklaarde. “Lang voordat het experimenteel werd aangetoond, gaf ik door middel van een model met kansberekeningen aan dat de DNA-moleculen slecht een klein beetje zouden rimpelen. Maar niemand geloofde me. Ik werd voor gek verklaard en mijn reputatie was beschadigd.”
Volgens Odijk is de kruising tussen de biofysica en de nanotechnologie, waar hij nu met de Amerikanen is ingerold, veelbelovend. De onderzoeker heeft zich veel beziggehouden met het modeleren van DNA-bewegingen in bacteriën en virussen. Maar hij is van plan de komende tijd nauw samen te werken met zijn nieuwe collega’s aan DNA-analysetechnieken.
Met de techniek hopen de onderzoekers sneller en secuurder DNA-ketens te kunnen ontcijferen. Op termijn hopen ze zelfs een systeem te ontwikkelen waarmee individuele artsen gemakkelijk het hele genoom (de totale erfelijke informatie) van patiënten in kaart kunnen brengen om sluimerende ziektes op te sporen. Een heel genoom aflezen is met de huidige DNA-analysetechnieken nog een hels karwei.
Comments are closed.