Wenn ich das richtig verstehe, ist der größte Teil des DNA-Strangs während der Interphase eng um Histone in Form von Nukleosomen gewickelt, um Platz im Kern zu sparen. Die RNA-Polymerase benötigt jedoch, um zu funktionieren, einen Teil der DNA, der vorübergehend abgewickelt wird. Wie findet die Polymerase in dieser Masse eng gewundener DNA den bestimmten Teil der DNA (und insbesondere den Promotor für ein Gen, das das zu synthetisierende Protein codiert)?
Diese Antwort wird ein sehr breiter Überblick sein und basiert weitgehend auf Informationen aus dem Lehrbuch "Molecular Biology of the Gene" von Watson et al. (was ich sehr empfehlen kann).
Nukleosomen sind dynamische Strukturen.
Die Wechselwirkungen zwischen DNA und Histonen sind unspezifisch und dynamisch. DNA-Regionen können vorübergehend aus dem Nukleosom ausgepackt und somit von DNA-bindenden Proteinen erkannt werden. Aufgrund der unspezifischen Natur der Wechselwirkung kann DNA tatsächlich relativ zum Histonkern gleiten und verschiedene DNA-Abschnitte freilegen. Dies kann durch Nukleosomen-Umbaukomplexe erleichtert werden, die auch die vollständige Ejektion von Histonoctameren katalysieren können, um noch mehr DNA freizulegen.
Nukleosomen können gezielt positioniert werden.
Die Assoziation von DNA-bindenden Proteinen mit spezifischen Sequenzen kann die Nukleosomenbildung an spezifischen Loci verhindern oder kontrollieren und Abschnitte exponierter DNA für die Transkriptionsmaschinerie zugänglich lassen. Außerdem werden bestimmte DNA-Sequenzen, die gebogene Helices bilden, vorzugsweise von Nukleosomen gebunden.
Die Chromatinverdichtung ist stark reguliert.
Im Interphasekern sind zwei große Chromatinklassen vorhanden: hochkondensiertes, transkriptionell inaktives Heterochromatin und weniger kondensiertes, transkriptionell aktives Euchromatin . Die Chromatinverdichtung wird durch posttranslationale Modifikation von Histonschwänzen reguliert , und Modifikationen wie Acetylierung und Phosphorylierung, insbesondere der N-terminalen Schwänze, können eine repressive Chromatinverdichtung höherer Ordnung verhindern. Das spezifische Muster der Histonmodifikation wird als Histoncode bezeichnet, und bestimmte Modifikationen sind mit der Genexpression verbunden. Diese Modifikationen können durch Umbaukomplexe und sogar Transkriptionsfaktoren erkannt werden.
Weiterführende Literatur:
Es gibt verschiedene Möglichkeiten. Das Histon kann durch eine Histonmodifikation (eine Form der epigenetischen Modifikation) markiert werden, die die DNA entspannt und zugänglicher macht.
Beispielsweise „entfernen bestimmte Formen der Acetylierung die positive Ladung auf den Histonen und verringern die Wechselwirkung der N-Termini von Histonen mit den negativ geladenen Phosphatgruppen der DNA. Als Folge wird das kondensierte Chromatin in eine entspanntere Struktur umgewandelt“, dies dann erleichtert es der RNA-Polymerase, darauf zuzugreifen und beispielsweise den Promotor zu finden
Das Nukleosom ist eine Struktur, die gebildet wird, wenn negativ geladene DNA um positiv geladenes Histonoctamer gewickelt wird. Jetzt wird für die Transkription nur ein DNA-Strang in RNA mit der Polarität 3' -> 5' kopiert, die als Matrizenstrang bekannt ist, der andere Strang, der als codierender Strang (5' -> 3') bekannt ist, hat die gleiche Sequenz wie die RNA (außer Thymin anstelle von Uracil) Der Promotor befindet sich am 5'-Ende (alle Verweise beziehen sich auf den kodierenden Strang), während das Terminator-Ende am 3'-Ende liegt.
Das Vorhandensein von PROMOTER in der Transkriptionseinheit definiert die Matrize und den codierenden Strang. Bei der Transkription wird nur ein DNA-Segment kopiert.
Zum Entpacken von DNA gibt es spezielle Enzyme wie Helikasen (zum Abwickeln der Helix), DNA-Gyrase (zum Entspannen und Supercoiling), Telomerase und Holoenzyme.
Alpha-Tetramer
Benutzer22020