Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was Chromosomen zusammenhält - Max-Planck-Forscher klären Struktur von DNA-Verpackungsproteinen auf

28.01.2013
Damit die Erbinformation während der Zellteilung passgenau auf die beiden Tochterzellen verteilt werden kann, müssen die DNA-Fäden geordnet und eng verpackt vorliegen.

Am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München haben Wissenschaftler jetzt den Aufbau eines ringförmigen Proteinkomplexes (SMC-Kleisin) entschlüsselt, der für Ordnung bei diesem Verpackungsvorgang sorgt. Gemeinsam mit ihren Kooperationspartnern des Korea Advanced Institute of Science and Technology untersuchten sie die Proteine in Bakterien und fanden dabei strukturelle Ähnlichkeiten mit dem menschlichen Komplex. Die Ergebnisse wurden jetzt im Fachjournal Nature Structural & Molecular Biology veröffentlicht.


SMC-Proteinkomplexe bilden ringförmige Strukturen, die DNA-Moleküle umklammern und damit das Chromosom für die Verpackung in Schlaufen legen.
Copyright: MPI für Biochemie

In jeder Zelle müssen etwa zwei Meter DNA in einem Zellkern untergebracht werden, der nur einen Durchmesser von wenigen Tausendstel Millimetern hat. Die DNA ist darin in einzelnen Chromosomen organisiert, die als sehr lange Fäden vorliegen. Werden sie bei der Teilung der Zelle nicht gleichmäßig auf die Tochterzellen aufgeteilt, können Krebs oder Erbdefekte wie zum Beispiel Trisomie 21 entstehen. Um daher für einen sicheren Transport der DNA bei der Zellteilung zu sorgen, müssen die langen und verknäulten DNA-Fäden dicht verpackt werden.

Dieser Schritt ist bisher nur in groben Ansätzen verstanden. Eine Schlüsselrolle spielen hierbei die SMC-Kleisin-Proteinkomplexe, die aus zwei Proteinarmen (SMC) und einem Bindeglied (Kleisin) bestehen. Die Arme legen sich wie ein Ring um die DNA und können so verdoppelte Chromosomen oder zwei entfernte Teile desselben Chromosoms miteinander verknüpfen.

Von Bakterien lernen
Diese Methode der DNA-Verpackung nutzen auch einfache Organismen wie Bakterien. Wissenschaftler um Gruppenleiter Stephan Gruber konnten jetzt in Zusammenarbeit mit ihren Kollegen aus Südkorea den Aufbau eines Vorläufers der menschlichen SMC-Kleisin-Komplexe aus dem Bakterium Bacillus subtilis aufklären. Sie konnten zeigen, dass der bakterielle SMC-Kleisin-Komplex zwei Arme aus identischen SMC-Proteinen besitzt, die einen Ring bilden. Die Arme unterscheiden sich in ihrer Funktion erst durch die verschiedenen Enden des Kleisin-Proteins, mit dem sie verknüpft sind.

Auch im Menschen ist die DNA-Verpackungsmaschinerie ähnlich organisiert. „Wir vermuten, dass dieser asymmetrische Aufbau eine wichtige Rolle beim Öffnen und Schließen des Rings um die DNA spielt“, erklärt Frank Bürmann, Doktorand in der Gruppe „Chromosomale Organisation und Dynamik“. Die Wissenschaftler fanden zudem heraus, wie die Enden des Kleisins zwischen korrekten und falschen Bindungsstellen auf einem Armpaar unterscheiden können.

Der Zusammenhalt von Chromosomen ist auch bei der Fortpflanzung von entscheidender Bedeutung. In menschlichen Eizellen muss er über Jahrzehnte bestehen bleiben, damit die Reifeteilung der Eizelle fehlerfrei erfolgen kann. Versagt der Zusammenhalt, ist dies eine wahrscheinliche Ursache für Altersunfruchtbarkeit oder das Auftreten von Erbdefekten wie Trisomie 21. „Die Aufklärung der Struktur der SMC-Kleisin Proteinkomplexe ist ein wichtiger Meilenstein, um die komplizierte Organisation der Chromosomen zu verstehen“, sagt Stephan Gruber. [VS]

Anja Konschak | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.biochem.mpg.de/news/pressroom/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

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

nachricht Darmflora beeinflusst das Altern
21.04.2017 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

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

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

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

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

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten