Dresdner Forscher: Darum brauchen Zellkerne so wenig Speicherplatz für DNA

Supercomputer brauchen Schränke voller Festplatten, um sich ein paar läppische Petabyte Daten zu merken. Zellkerne hingegen verstauen den kompletten Bauplan des Menschen auf nur wenigen Kubik-Mikrometern. Das schaffen sie mit Hilfe kleiner Protein-Ringe, die meterweise Erbgut-Fäden zu Schleifen auffädeln. Diesen Mechanismus haben Forscher aus Dresden nun mit Spezialmikroskopen nachgewiesen und sichtbar gemacht. Das geht aus einer Mitteilung der Max-Planck-Institute für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) und für Physik komplexer Systeme (MPI-PKS) hervor. Krankheiten besser verstehen und behandeln: Hintergrund der Studie war ein altes genetisches Problem: Würde man sämtliche Erbgut-Moleküle (DNA oder deutsch DNS abgekürzt) in allen Zellen eines menschlichen Körpers aneinanderlegen, wäre dieser molekulare Faden etwa zehn Milliarden Kilometer lang – was etwa dem Radius unseres Sonnensystems entspricht. In jeder einzelnen Zelle ist das menschliche Genom etwa zwei Meter lang und umfasst drei Milliarden Basenpaare. „Wie Zellen diese riesigen Mengen an genetischem Material in einem mikrometergroßen Zellkern organisieren, ohne dass es zum Verknoten kommt, war lange Zeit ein Rätsel“, betonen die Planck-Forscher. Um den Mechanismus zu beobachten, vereinfachte die Forschungsgruppe von Dr. Jan Brugués ihr biologisches System: Sie entnahmen Zellkernen kleine Erbgut-Abschnitte und badeten sie in Zytoplasma aus Afrikanischen Krallenfrosch-Eiern. „Mithilfe von Totalreflexions-Fluoreszenzmikroskopie (TIRF), einer hervorragenden Methode zur Beobachtung einzelner Moleküle, konnten wir zeigen, dass Cohesin und Condensin, die ringförmigen Proteinkomplexe, welche natürlich im Zytoplasma vorkommen, DNA tatsächlich in Schleifen organisieren.“ „Ein Verständnis der Mechanismen, wie das Genom gefaltet ist, wird dazu beitragen, Krankheiten besser zu verstehen und behandeln zu können“, erklärte Dr. Brugués. „Dabei geht es insbesondere um Erkrankungen, die mit Veränderungen in der Architektur des Genoms einhergehen, wie Entwicklungsdefekte und Krebs.“ Joynext Dresden entwickelt einfühlsamen Auto-Assistenten Dresdner Forscherin will mit Bier den Spreewald retten Polymerforscher in Dresden planen weiteren Anbau Von Heiko Weckbrodt