Ein genauerer Blick

DNA wird normalerweise als Spiralleiter konzipiert, jedoch eukaryotisch Zellen (Zellen mit Kernen) Die DNA im Kern wird um eine Reihe von spulenförmigen Proteinen gespannt, die als Histone bekannt sind. Ihre Hauptfunktionen sind die Verdichtung und Kontrolle der langen DNA-Fäden. Sie verdichten die DNA, indem sie miteinander interagieren, um eine Struktur wie eine kompakte Spule zu bilden. Um diese Spule sind zwei DNA-Windungen gewickelt, die die als Nukleosomen bekannten Untereinheiten bilden und die effektive Länge der DNA um das Achtfache verringern. Bei hoher Vergrößerung sehen diese DNA-Histon-Komplexe aus wie eine Reihe von Perlen an einer Schnur. Die Komplexe werden durch einen Linkerhiston, der die DNA zwischen den Nukleosomen bindet und sie zu einer Spule organisiert, um den Faktor vier weiter verdichtet. Auf diese Weise wird ein Chromosom, das 20 Millionen Basenpaare DNA enthält, in ungefähr 100.000 Nukleosomenkernteilchen organisiert. Histone sind auch an der Steuerung beteiligt, welche DNA-Sequenzen für die Transkription von RNA aktiviert werden. Wenn Histone auf bestimmte Weise chemisch modifiziert werden, können sie ihren Halt an der DNA lösen und sie für Proteine zugänglich machen, die die Transkription aktivieren, oder sie können ihren Halt an der DNA verstärken und sie unzugänglich machen. Die DNA selbst kann in dem als DNA-Methylierung bekannten Prozess chemisch modifiziert werden, der ein weiterer Mechanismus zur Regulierung der Genexpression ist. Es wird angenommen, dass die Histone nach der Zellreplikation bei den gleichen DNA-Sequenzen bleiben, so dass die Modifikationen der Histone und der DNA das Ein- und Ausschalten der gleichen Sätze von Genen in den Tochterzellen wie in der Elternzelle ermöglichen. Dies ist eine Möglichkeit, mit der mehrzellige Organismen mehrere Zelltypen (wie Muskeln, Leber und Haut) bilden können, obwohl die verschiedenen Zelltypen alle dieselbe DNA in ihren Kernen enthalten. Die Histone gehören zu den am besten konservierten bekannten Proteinen. Es gibt zum Beispiel nur zwei geringfügige Änderungen in den Aminosäuresequenzen des mit H4 bezeichneten Histons in der Erbse und der Kuh. Diese nahezu einheitliche Art lässt darauf schließen, dass die gesamte Oberfläche jedes Histons für seine Funktion wichtig ist und dass alle Pflanzen und Tiere Histone für dieselben Funktionen verwenden.