De afbeelding stelt het werk van Huertas voor en stond op de omslag van het mei 2020-nummer van het Biophysical Journal. Het toont 1 microseconde uit het leven van een nucleosoom door middel van de weergave van structuren die via computersimulaties zijn vastgelegd op verschillende tijdspunten. In oranje is het DNA zichtbaar, in groen de histoneiwitten die het DNA omhullen en in blauw het Oct4-eiwit dat gebonden is aan het nucleosoom. De achtergrond (credit: Juan Gärtner, iStock images) toont moleculen in de celkern en representeert de genomische achtergrond van het nucleosoom. 30 april 2021 Promotie Jan Huertas: “Structurele dynamiek van nucleosomen gebonden door pioneer transcription factor Oct4” Terug naar nieuws Jan Huertas, uit de groep van Vlad Cojocaru, heeft op 22 april zijn proefschrift “Structurele dynamiek van nucleosomen gebonden door Pioneer Transcription Factor Oct4” succesvol verdedigd aan de Universiteit van Münster in Duitsland. Tijdens zijn promotie maakte Huertas gebruik van de “computationele nanoscoop”. Met behulp van computersimulaties visualiseert deze technologie moleculen in beweging om te onderzoeken hoe eiwitten ingepakt DNA herkennen. In het bijzonder onthulde hij hoe een eiwit dat essentieel is voor de omzetting van huidcellen in pluripotente stamcellen nucleosomen ontrafelt. Computationele nanoscoop Actieve moleculen in onze cellen kunnen met behulp van computersimulaties in zeer hoge resolutie worden gevisualiseerd terwijl ze in beweging zijn. Deze methoden zijn de afgelopen jaren zo nauwkeurig geworden dat onderzoekers in het veld ze beschouwen als een “computationele nanoscoop”. Het observeren van bewegende moleculen op de computer is vergelijkbaar met het observeren onder een nanoscoop met zeer hoge resolutie. De toepassingen van de computationele nanoscoop variëren van het bestuderen van de vouwing van individuele eiwitten tot de dynamiek van de locaties van genen in het genoom. Volwassen cellen omzetten in stamcellen Er zijn slechts 4 eiwitten nodig om volwassen huidcellen, ook wel somatische cellen genoemd, om te zetten in cellen die bijna identiek zijn aan embryonale pluripotente stamcellen. Deze embryonale pluripotente stamcellen kunnen uitgroeien tot elk celtype dat aanwezig is in het lichaam. Voor deze ontdekking werd in 2012 de Nobelprijs voor Fysiologie en Geneeskunde toegekend. Hoe deze vier eiwitten zo’n belangrijke cellulaire verandering bewerkstelligen is nog steeds niet duidelijk. In de afgelopen jaren is gesuggereerd dat deze eiwitten, wanneer ze in somatische cellen worden gebracht, op directe of indirecte manieren zorgen voor het uitpakken van DNA. Vanwege deze functie worden de eiwitten Pioneer Transcription Factors genoemd. In het genoom – het volledige genetische materiaal van een organisme – vormen nucleosomen de structurele basiseenheden die DNA wikkelen. Het is echter nog grotendeels onbekend hoe de transcriptiefactoren zich in die context aan DNA binden. De afbeelding stelt het werk van Huertas voor en stond op de omslag van het mei 2020-nummer van het Biophysical Journal. Het toont 1 microseconde uit het leven van een nucleosoom door middel van de weergave van structuren die via computersimulaties zijn vastgelegd op verschillende tijdspunten. In oranje is het DNA zichtbaar, in groen de histoneiwitten die het DNA omhullen en in blauw het Oct4-eiwit dat gebonden is aan het nucleosoom. De achtergrond (credit: Juan Gärtner, iStock images) toont moleculen in de celkern en representeert de genomische achtergrond van het nucleosoom. Oct4 als Pioneer Transcription Factor Oct4 is zo een Pioneer Transcription Factor. Het is een eiwit dat alleen vroeg in de embryonale ontwikkeling en in volwassen geslachtscellen aanwezig is. Als Oct4 samen met tenminste twee andere factoren in volwassen cellen wordt gebracht, zet het deze cellen om in stamcellen. In zijn proefschrift beschrijft Huertas hoe Oct4 zich bindt aan nucleosomen en hoe het de flexibiliteit van nucleosomen nodig heeft om te binden. Ook beschrijft hij hoe Oct4 in sommige gevallen leidt tot de grootschalige opening van nucleosomen. Met Huertas’ bevindingen kunnen we beter begrijpen hoe Pioneer Transcription Factors zorgen voor de opening van chromatine – de structuur die DNA verpakt in de cellen. De opening van chromatine is nodig om cellen om te zetten van het ene naar het andere type. Jan Huertas is gefascineerd door de organisatie van het DNA in de cel en het mechanisme waarmee dit verandert tijdens cellulaire overgangen. In de nabije toekomst zal hij zijn academische carrière voortzetten door middel van een postdoc. Idealiter zal zijn toekomstige project gericht zijn op het begrijpen van de dynamiek van de chromatinestructuur en hoe dit op een hoger niveau wordt beïnvloed door andere factoren.
