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Zur Dynamik der Chromatinarchitektur bei der Gentranskription

Im Zellkern ist die DNA-Doppelhelix in einer dynamischen Struktur (Chromatin) verpackt. Europäische Wissenschaftler untersuchten nun, wie es zum Chromatinumbau kommt, wenn die Genexpression verändert wird.
Zur Dynamik der Chromatinarchitektur bei der Gentranskription
Die DNA ist um die im Kern befindliche Histonstruktur gewickelt und bildet Nukleosomen, die dann zu Chromatinfasern gefaltet werden und das Chromosom bilden. Chromatinorganisation und Verdichtung verändern sich bei der Aktivierung und Unterdrückung der Gentranskription, ein Prozess, der mit einer genetischen Neupositionierung im Zellkern einhergeht. Dennoch ist die regulatorische Rolle der Chromatinarchitektur bei der Modulation der Transkription noch kaum geklärt.

Das EU-finanzierte Forschungsprojekt CHROMATRANSCRIPT (Role of the chromatin architecture in the regulation of gene transcription) untersuchte Zusammenhänge zwischen der Umstrukturierung im Zellkern und der Modulation der Gentranskription. Hierfür wurden Methoden zur quantitativen Analyse dynamischer Veränderungen der Chromatinarchitektur entwickelt und dann die Gentranskription von Genen, die durch Östrogene reguliert werden, am Modellsystem untersucht.

Die neue Technik arbeitet mit fluorophorkonjugierten Histonen, um Umbauprozesse in spezifischen Teilbereichen des Zellkerns zu untersuchen. In einem alternativen Ansatz wurden mittels Fluoreszenz-DNA lokale Bewegungen der Chromatinstruktur im Millisekundenbereich bis hin zu Minuten analysiert. Außerdem gelang es, die Dynamik einzelner fluoreszenzmarkierter Nukleosomen an lebenden Zellen zu beobachten, sodass Nukleosomenbewegungen erstmals in so hoher räumlich-zeitlicher Auflösung dargestellt werden konnten.

Analysen mit dieser Technik an menschlichen Brustkrebszellen zeigten eine eingeschränkte Diffusionsbewegung des Chromatins und Flexibilität der Chromatinfasern bei lebenden Zellen. Interessanterweise beeinflusst eine östradiolvermittelte Gentranskription nicht die stationäre Phase der Chromatindynamik. Bei DNA-Läsionen wurde über den Poly-ADP-Ribosylierung-Signalweg eine schnelle Chromatinentspannung eingeleitet.

Insgesamt liefert das Projekt in bisher unerreichter Auflösung Aufschluss über Chromatinbewegungen in lebenden Zellen und erweitert den Kenntnisstand zur Chromatindynamik. Weiterhin können die von CHROMATRANSCRIPT entwickelten Methoden künftige Forschungen zum Chromatinumbau vereinfachen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Chromatin, DNA, Histone, Nukleosomen, Estradiol, ALC1
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