Wie organisiert man 2 Meter DNA auf kleinstem Raum?

Der Zellkern mit unserer DNA ist die Steuerzentrale der Zelle. Alle lebenswichtigen Vorgänge werden von hier reguliert. Die DNA-Stränge enthalten alle wichtigen Informationen zu Bauplänen, Abläufen und Prozessen. Bestimmte Proteine lesen diese Informationen ab und tragen sie nach außen. Das geschieht blitzschnell, innerhalb weniger Sekunden.

Die Informationen benötigen viel Platz. Sie befinden sich auf einem etwa 2 Meter langen DNA-Strang, der in einem etwa 10 Mikrometer kleinen Zellkern organisiert werden muss. Das ist, als würde man einen 20 km langen Wollfaden in einen Tischtennisball quetschen. Deswegen gibt es für die DNA im Zellkern ein strenges Ordnungssystem, damit das Ablesen der Informationen schnell und fehlerfrei funktioniert!

Unser Forschungsteam um Eugene Kim untersucht, wie der DNA-Strang im Zellkern gefaltet wird. Dazu markieren die Forschenden die DNA und die Proteine, die beim Falten helfen, mit fluoreszierenden Farbstoffen. So konnten sie zum Beispiel schon Proteine dabei beobachten, wie sie den DNA-Strang entlangwandern und ihn in Schlaufen legen.

Fehler im Ordnungssystem der DNA führen zur Übertragung falscher Informationen und damit zu Fehlfunktionen in der Zelle. Wenn der Prozess der DNA-Organisation vom Anfang bis zum Ende verstanden wird, können daher mögliche Fehlerquellen früher erkannt und behoben werden.
Die aktuellen Forschungsergebnisse über die Funktion des Protein-Komplex „Smc5/6“, der die Reparatur, Strukturierung und Faltung der DNA unterstützt, haben die Forschenden um Eugene Kim im renommierten Journal „Nature“ veröffentlicht ( Pradhan et al., The Smc5/6 complex is a DNA loop-extruding motor, Nature 2023).

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