Das Nukleosom

Proteine spielen eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der physikalischen Struktur eines Chromosoms. Die am häufigsten vorkommenden davon sind kleine, positiv geladene Proteine, die Histone. Diese positive Ladung ermöglicht es ihnen, sich eng mit der negativ geladenen DNA zu verbinden.

In bestimmten Stadien des Zellzyklus wird die DNA eng um bestimmte Arten von Histonen gewickelt und bildet Strukturen, die Nukleosomen genannt werden. Nukleosomen werden oft als "Kügelchen" auf einer "Schnur" aus DNA beschrieben.

Ein Nukleosom besteht aus einigen Schlüsselelementen, das erste davon ist ein Oktamer aus Histonproteinen, je zwei Moleküle aus H2A, H2B, H3 und H4.

Als nächstes hat ein Nukleosom auch eine DNA-Länge von 145 bis 147 bp, die fast zweimal um das Protein-Oktamer gewickelt ist.

Zusammen werden das Histon-Oktamer und die um es gewickelte DNA als Nukleosomen-Kernpartikel bezeichnet.

Jedes der Histone im Nukleosomenkernpartikel hat einen kleinen, positiv geladenen Schwanz, der aus 11-27 Aminosäuren besteht.

Die Schwänze ragen aus dem Kernpartikel des Nukleosoms heraus und tragen dazu bei, dass die negativ geladene DNA und die Histone miteinander verbunden bleiben. Darüber hinaus können die Histonschwänze mit Schwänzen benachbarter Kernpartikel interagieren, was die DNA-Verpackung erleichtert.

Ein fünfter Histontyp, H1, spielt eine Schlüsselrolle in der Nukleosomenstruktur, obwohl er nicht Teil des Nukleosomenkernpartikels ist. H1 bindet an die DNA, wo es sich verbindet und dann den Oktamer verlässt, wobei es als Klammer fungiert und die DNA an Ort und Stelle hält.

Schließlich umfasst das Nukleosom auch den Abschnitt der Linker-DNA, der an das Nukleosomenkernpartikel angrenzt. Die Linker-DNA, die die einzelnen Kernpartikel trennt, kann je nach Zelltyp unterschiedlich lang sein, zwischen etwa 30 und 40 Basenpaaren.

Während die Begriffe Nukleosom und Nukleosomenkernpartikel oft synonym verwendet werden, bezieht sich das Nukleosom eigentlich auf das Nukleosomenkernpartikel und die benachbarte Linker-DNA.

Insgesamt sind Nukleosomen in der Lage, ein langes DNA-Molekül in einen Chromatinfaden zu zerkleinern, der etwa ein Drittel seiner ursprünglichen Länge beträgt.