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 Forscherteam der Universität Bremen untersucht Korallenbleiche
24.04.2017 | Universität Bremen

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

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: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

1. Es­se­ner Ge­fahr­gut­ta­ge am 19.-20. Sep­tem­ber 2017 mit fach­be­glei­ten­der Aus­stel­lung

24.04.2017 | Seminare Workshops

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE