Wird nukleosomale DNA jemals abgebaut?

Gute Frage! Das Nukleosom ist aufgrund elektrostatischer Anziehungen zwischen der Phosphatgruppe der DNA und Lysin oder Arginin des Histonoctamers ¹ eine ziemlich stabile Struktur . Tatsächlich sind sowohl Histon als auch DNA dafür bekannt, sich gegenseitig vor Abbau zu schützen: Histon schützt DNA vor einigen Arten von Schäden ² und DNA schützt Histonprotein vor Proteolyse ³ . Außerdem wird das Histonprotein immer dann modifiziert, wenn die nukleosomale DNA beschädigt wird, sodass die DNA-Reparaturmaschinerie aktiviert werden kann ⁴ . Somit ist das Nukleosom nicht nur strukturell stabil, sondern versucht auch, seine Stabilität aufrechtzuerhalten, indem seine Bestandteile sich gegenseitig schützen.

Quelle

Auch diese Stabilität wurde auf ein ganz neues Level gehoben. In einer Forschungsarbeit sagten Wissenschaftler voraus, dass der Grund für die Entdeckung von Jahrtausende alter DNA in intakter Form in der Stabilität des Nukleosoms ⁵ liegt . Sie haben sogar vorhergesagt, dass nukleosomale DNA sogar Millionen von Jahren lesbar bleiben kann, da die Zeit, in der Histone mit dem Abbau beginnen, auch die Zeit ist, in der Proteasen und Nukleasen abgebaut werden, wodurch der DNA nur sehr wenige Möglichkeiten zum Abbau bleiben.

Aber ein nukleosomaler Abbau ist nicht unmöglich. In einer Untersuchung kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Enzyme Caspase Activated DNase (CAD) oder DNA Fragmentation Factor 40 (DFF ₄₀ ), zusammen als CAD/DFF ₄₀ bezeichnet , indirekt für den Abbau des Nukleosoms ⁶ erforderlich sind . Siehe diesen Absatz (ich habe nur die wichtigsten Punkte eingefügt):

Wir berichten hier, dass als Reaktion auf apoptotische Signale von einem Todesrezeptor (CD95 und Tumornekrosefaktor-$\alpha$) oder mitochondrialen (Staurosporin) apoptotischen Stimulus werden die kernnukleosomalen Histone H2A, H2B, H3 und H4 während der Apoptose in Jurkat- und HeLa-Zellen von der DNA getrennt und sind folglich in dem mit einem nichtionischen Detergens hergestellten Zelllysat nachweisbar. Der Zeitpunkt dieser Histonfreisetzung aus der DNA korreliert gut mit dem Fortschreiten der Apoptose ... Zusammengenommen zeigen diese Daten, dass CAD/DFF ₄₀ indirekt bei der Vermittlung der nukleosomalen Zerstörung während der Apoptose wirkt ... In dieser Studie haben wir diesen nukleosomalen Kern gefunden Histone trennen sich in apoptotischen Zellen vom Chromatin, dies ist jedoch nicht einfach ein Nebenprodukt der DNA-Fragmentierung. Dieses Ereignis steht in indirektem Zusammenhang mit CAD/DFF ₄₀ in dem Sinne, dass CAD/DFF ₄₀ist erforderlich, reicht aber für die apoptotische Histonfreisetzung nicht aus.

Obwohl es das einzige Papier war, das ich finden konnte, kann nukleosomale DNA also auch auf die gleiche Weise wie Linker-DNA abgebaut werden, wenn eine größere Menge CAD/DFF ₄₀ vorhanden ist, um sie abzubauen.

Verweise:

1. Histonstruktur und Nukleosomenstabilität; Leonardo Mariño-Ramírez, Maricel G. Kann, Benjamin A. Shoemaker und David Landsman
2. Das nukleosomale Histonprotein schützt die DNA vor eisenvermittelten Schäden; Helen U. Enright, Wesley J. Miller und Robert P. Hebbel
3. Aktin und DNA schützen Histone vor Abbau durch bakterielle Proteasen, hemmen aber ihre antimikrobielle Aktivität; Asaf Sol, Yaniv Skvirsky, Edna Blotnick, Gilad Bachrach und Andras Muhlrad
4. Histon – Wikipedia
5. Abbau alter DNA; Zvi Kelman, Lori Moran
6. Apoptotische Freisetzung von Histonen aus Nukleosomen; Dongcheng Wu, Alistair Ingram, Jill H. Lahti, Brie Mazza, Jose Grenet, Anil Kapoor, Lieqi Liu, Vincent J. Kidd und Damu Tang