Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Biochemie - Wie verpackte Gene zugänglich werden

23.05.2013
Obwohl die DNA nur als eng gepacktes Knäuel in den Zellkern passt, muss die genetische Information zugänglich bleiben. LMU-Forscher haben nun einen Mechanismus gezeigt, der die Verpackung nach Bedarf lockert, so dass die Gene abgelesen werden können.

Im Zellkern höherer Organismen liegt die DNA dicht verpackt vor: Dazu wird das fadenförmige Erbmolekül in zwei Windungen um einen Kern aus acht Histon-Proteinen zu sogenannten Nukleosomen gewickelt. Der entstehende DNA-Protein-Komplex wird Chromatin genannt. Diese Verpackung schützt einerseits die DNA und gewährleistet, dass das Erbgut intakt bleibt.

Andererseits ist sie ein Hindernis für alle Prozesse, die Zugang zur DNA erfordern – etwa wenn Gene abgelesen oder repariert werden sollen, oder wenn die DNA vor der Zellteilung verdoppelt werden muss. Deshalb halten verschiedene Protein-Komplexe – darunter sogenannte Histon-Chaperone – die Nukleosome in einem dynamischen, zugänglichen Zustand, indem sie Histone in das Chromatin aus- oder einbauen oder die DNA vom Histon-Kern abwickeln.

Ein besonders wichtiges Histon-Chaperon ist der FACT-Komplex, der im Gegensatz zu anderen Chaperonen essentiell für die Zellteilung und DNA–Reparatur ist. Entscheidend für seine Funktion als Histon-Chaperon ist seine Interaktion mit dem sogenannten H2A-H2B Histon-Dimer. „Es fehlten bisher aber molekulare und strukturelle Informationen, wie die Histone gebunden werden und wie dies mit anderen biologischen Funktionen von FACT zusammenspielt“, sagt Professor Andreas Ladurner vom Adolf-Butenandt-Institut der LMU, „letztendlich gab es daher kaum Erkenntnisse, wie ein reorganisiertes Nukleosom aussehen könnte“.

FACT blockiert DNA-Bindestelle

Um diese Lücke zu schließen, analysierte Ladurner mit seinem Team zunächst die Struktur der H2A-H2B-bindenden FACT-Domäne. „Dadurch erhielten wir Hinweise, wie FACT mit den Histonen interagieren könnte. Aber das war zu ungenau, um einen Mechanismus für die Reorganisation von Nukleosomen vorzuschlagen“, sagt Maria Hondele, die Erstautorin der Studie. „Den Durchbruch brachten hochauflösende Röntgenstrukturanalysen, mittels derer wir die Struktur des gesamten FACT-Histon-Komplexes aufklären konnten.“

Die Strukturanalyse des gesamten Komplexes zeigte: FACT blockiert eine starke DNA-Bindestelle auf den Histonen. Dadurch wird die DNA so weit abgelöst, dass die genetische Information durch das Nukleosom hindurch abgelesen werden kann. „Im Gegensatz zur bisherigen Meinung muss für diesen Mechanismus das Nukleosom nicht komplett abgewickelt werden“, sagt Ladurner. Die Strukturanalyse ermöglichte den Wissenschaftlern somit erstmals eine detaillierte Einsicht in den Mechanismus, der die Zugänglichkeit von Chromatin mithilfe von FACT dynamisch reguliert.

Die Arbeiten wurden unter anderem vom EU FP6 Research & Training Network “Chromatin Plasticity” unterstützt sowie von der DFG im Rahmen des SFB 646 und der Exzellenzcluster “SyNergy” und “CIPSM” gefördert. göd

Publikation:
Structural basis of histone H2A–H2B recognition by the essential chaperone FACT
Maria Hondele, Tobias Stuwe, Markus Hassler, Felix Halbach, Andrew Bowman, Elisa T. Zhang, Bianca Nijmeijer, Christiane Kotthoff, Vladimir Rybin, Stefan Amlacher, Ed Hurt & Andreas G. Ladurner
Nature 2013
doi:10.1038/nature12242

Kontakt:
Prof. Dr. Andreas Ladurner
Lehrstuhl für Physiologische Chemie
Adolf Butenandt Institut
Telefon: +49 89 2180 77095
Telefax: +49 89 2180 77093
Email: andreas.ladurner@med.uni-muenchen.de
Web: http://www.physiolchemie.abi.med.uni-muenchen.de/research/ladurner/index.html

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de

Weitere Berichte zu: Biochemie Chromatin DNA FACT Histon Histon-Chaperon Nukleosom Strukturanalyse Verpackung Zellkern Zellteilung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Krebsdiagnostik: Pinkeln statt Piksen?
25.05.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Kugelmühlen statt Lösungsmittel: Nanographene mit Mechanochemie
25.05.2018 | Technische Universität Dresden

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics