De Nobelprijs voor de scheikunde van 2015 gaat naar drie biochemici die belangrijk werk deden aan DNA-reparaties.
Vandaag was het tijd voor de bekendmaking van de Nobelprijs voor de scheikunde. En dit jaar mogen Tomas Lindahl, Paul Modrich en Aziz Sancar zich de gelukkige winnaars noemen. Zij wisten te ontrafelen hoe cellen in staat zijn de schade aan hun DNA te repareren. Die reparatie is ongelooflijk belangrijk, want beschadigd DNA is verantwoordelijk voor erfelijke ziektes, kanker en veroudering.
DNA kan kapotgaan door invloed van buitenaf, zoals UV-licht. Maar ook bij het normaal functioneren van cellen gaat regelmatig iets mis, bijvoorbeeld bij het kopiëren van DNA. De chemie van het leven blijkt tamelijk foutgevoelig. Dat we toch bestaan, is te danken aan een zwerm van eiwitten, de hoeders van de DNA-moleculen, die voortdurend op zoek zijn naar fouten en ingrijpen als dat nodig is. De drie biochemici ontdekten alle drie belangrijke DNA-reparatiemechanismen die ervoor zorgen dat onze genetische informatie intact blijft.
UV-straling
De Zweed Thomas Lindahl, nu werkzaam in Engeland, ontdekte het mechanisme van ‘base-excisie’. Dit is het detecteren van schade bij een enkele base – één van de miljarden ‘letters’ in de DNA-code – en deze base vervangen. Daarnaast was Lindahl de eerste die ontdekte dat zelfs in de relatief vriendelijke omgeving van de cel zeer regelmatig sprake is van DNA-schade en dat het DNA dus veel minder stabiel was dan men altijd dacht.
Aziz Sancar, Turk van geboorte en tegenwoordig werkzaam in de Verenigde Staten, ontdekte een reparatiemechanisme dat wat grover te werk gaat. Bij deze ‘nucleotide-excisie’ knippen eiwitten een kort stukje DNA weg dat een fout bevat en zetten er een foutloos stukje voor terug. Dit mechanisme is cruciaal bij het repareren van schade aangebracht door UV-straling.
999 uit 1000
De Amerikaan Paul Modrich identificeerde een reparatiemechanisme dat onder andere van belang is bij het kopiëren (de replicatie) van DNA. De cel maakt een nieuwe dubbele DNA-helix op basis van de twee helften van een oorspronkelijke DNA-helix. Er zijn regels welke basenparen samen de treden van de wenteltrap vormen, maar bij het ‘aanbouwen’ van de nieuwe helft gaat soms wel eens iets mis. De eiwitten van de door Modrich ontdekte ‘mismatch-reparatie’ zijn in staat zulke fouten op te sporen en trefzeker te herstellen: van elke 1000 fouten worden er 999 hersteld. Heel bijzonder is bovendien dat die reparatie alleen aan de ‘nieuwe’ kant van de dubbele helix plaatsvindt. Hoe het systeem in staat is de nieuwe DNA-helft van de oude te onderscheiden, weet nog niemand.
Kankeronderzoek
Voor prof. dr. Hein te Riele van het Nederlands Kanker Instituut is het absoluut terecht dat het Nobelcomité dit jaar het gebied van de DNA-reparatie uitkoos. Hij bestudeert zelf het door Paul Modrich ontdekte DNA-reparatiesysteem. Te Riele vertelt dat het NKI onderzoek net als bij Modrich begon met E. coli-bacteriën. Op een gegeven moment werd duidelijk dat de karakteristieken van bacteriën zonder reparatiemechanisme vergelijkbaar waren met die van bepaalde menselijke tumorcellen.
Te Riele: “Inmiddels weten we dat bij het Lynch-syndroom, een erfelijke vorm van darmkanker, de mismatch-reparatie niet goed werkt. Dat onderzoeken we nu verder met behulp van celkweken en muizen. Zo zie je hoe zulke fundamentele kennis enorm belangrijk is bij het ontwikkelen van een succesvolle therapie. Dat is zeker een Nobelprijs waard.”
Bronnen: Science, PNAS, Cell, Nobelprize.org
Tekst: Harm Ikink