Chromatin und die Aktivität von Genen
Chromatin und die Aktivität von Genen
Haut- und Nervenzellen eines Individuums sehen nicht nur sehr verschieden
Daneben spielen aber auch die Zustände eine Rolle, die die Zelle in ihrer Vergangenheit eingenommen hat. Daher ist es nicht so einfach, zum Beispiel eine Hautzelle in eine Nervenzelle umzuwandeln, da beide unterschiedliche Entwicklungszustände durchlaufen haben und sich daran „erinnern“ können. Chromatin und Histonmodifikationen
Etwa 2 x 3,2 Milliarden Basenpaare sind die DNA-Moleküle eines Menschen lang, was einer Gesamtlänge von ca. zwei Metern entspricht. DNA-Moleküle sind stark negativ geladen, d.h., die einzelnen DNA-Stränge stoßen sich gegenseitig ab. In ungepackter Form würden sie daher ein großes Volumen beanspruchen. Damit die DNA dennoch in den Zellkern passt, ist sie um positiv geladene „Verpackungsproteine“, die Histone, gewickelt. Histone neutralisieren die negative Ladung der DNA und erlauben dadurch eine dichte Packung. Jeweils zwei Kopien der Histone H2A, H2B, H3 und H4 bilden einen Komplex, um den ein etwa 147 Basenpaare langer Abschnitt der DNA gewickelt ist. Diesen DNA-Protein-Komplex nennt man Nukleosom; die Nukleosomen bilden die Grundeinheit des Chromatins (Abb. 1). Histonmodifikationen und Epigenetik
Histone und damit ihre Modifikationen sind an die DNA gebunden. Während der Replikation werden die vorhandenen Histone zufällig auf die beiden DNA-Tochterstränge verteilt und durch neue Histone komplementiert. Histonmodifikationen und Transkription
Natürlich stellt sich bei Annahme dieses Szenarios unmittelbar die Frage nach der Funktion der übrigen Histonmodifikationen, die nur wenige Nukleosomen betreffen. Diese könnten direkt an den Prozessen beteiligt sein, die an der DNA stattfinden, z.B. der Transkription. Eine solche Annahme wird durch die Tatsache gestützt, dass die meisten Histonmodifikationen an Nukleosomen in der so genannten Promotorregion im Anfangsbereich von Genen zu finden sind. In diesem Bereich wird die Transkription eingeleitet. Wir haben untersucht, ob die Häufigkeit von Histonmodifikationen am Promotor Rückschlüsse auf die transkriptionelle Aktivität der zugehörigen Gene erlaubt [2]. Dazu bestimmten wir zunächst die Häufigkeit von 38 Histonmodifikationen in der Nähe des Promotors in der DNA von menschlichen weißen Blutkörperchen. Als Grundlage diente ein öffentlich verfügbarer Datensatz (siehe Abb. 2). Mithilfe quantitativer Modelle konnten wir zeigen, dass die Häufigkeit von Histonmodifikationen im Promotor eine Vorhersage der transkriptionellen Aktivität der betreffenden Gene erlaubt. In weiteren Analysen konnten wir zeigen, dass für eine Vorhersage die Information über die Häufigkeit von nur drei oder vier Arten von Modifikationen genügt. Abb. 1 Chromatinstruktur Abb. 2 Bestimmung der Häufigkeit von Histonmodifikationen im Genom. Antikörper können Histonmodifikationen spezifisch erkennen. Nachdem das Chromatin in kleine Stücke zerhackt worden ist (1), können mithilfe von Antikörpern diejenigen Chromatinfragmente isoliert werden, deren Nukleosome eine bestimmte Modifikation tragen (2). Nach Abtrennung der Proteine erhält man die DNA-Fragmente, die ursprünglich mit den modifizierten Nukleosomen verbunden waren (3). Die Sequenz dieser DNA-Fragmente gibt Aufschluss über ihre Position im Genom. Mit Hochdurchsatzmethoden können Millionen dieser Fragmente sequenziert werden. Dies erlaubt die Bestimmung der relativen Häufigkeit, mit der eine Histonmodifikation in einer Region der DNA vorkommt. Literatur
[1] Dodd, I.B. et al. (2007) Cell 129, 813-822 |
L&M 6 / 2010Das komplette Heft zum kostenlosen Download finden Sie hier: zum Download Der Autor:Weitere Artikel online lesenNewsSchnell und einfach die passende Trennsäule findenMit dem HPLC-Säulenkonfigurator unter www.analytics-shop.com können Sie stets die passende Säule für jedes Trennproblem finden. Dank innovativer Filtermöglichkeiten können Sie in Sekundenschnelle nach gewünschtem Durchmesser, Länge, Porengröße, Säulenbezeichnung u.v.m. selektieren. So erhalten Sie aus über 70.000 verschiedenen HPLC-Säulen das passende Ergebnis für Ihre Anwendung und können zwischen allen gängigen Herstellern wie Agilent, Waters, ThermoScientific, Merck, Sigma-Aldrich, Chiral, Macherey-Nagel u.v.a. wählen. Ergänzend stehen Ihnen die HPLC-Experten von Altmann Analytik beratend zur Seite – testen Sie jetzt den kostenlosen HPLC-Säulenkonfigurator!© Text und Bild: Altmann Analytik ZEISS stellt neue Stereomikroskope vorAufnahme, Dokumentation und Teilen von Ergebnissen mit ZEISS Stemi 305 und ZEISS Stemi 508ZEISS stellt zwei neue kompakte Greenough-Stereomikroskope für Ausbildung, Laborroutine und industrielle Inspektion vor: ZEISS Stemi 305 und ZEISS Stemi 508. Anwender sehen ihre Proben farbig, dreidimensional, kontrastreich sowie frei von Verzerrungen oder Farbsäumen. © Text und Bild: Carl Zeiss Microscopy GmbH |