Impact of Chromatin on Transcription

00:00 Das war eine Menge darüber, wie wir auf verschiedenen Ebenen die Transkription der DNA modulieren können, um ein primäres Transkript zu erstellen.

00:13 Wie sieht es mit der Verpackung der DNA vor diesen Prozessen aus? Wenn sie sehr dicht gepackt ist, können wir auf die DNA nicht zugreifen. Verschaffen wir uns einen kleinen Überblick über die Organisationsform der DNA.

00:27 Wir haben die lineare DNA, die ein bis vier paar Mal zu einem Nukleosom aufgewickelt und mit einem H1-Histon verankert ist. Diese Nukleosomen sind wie Perlen auf einer Schnur angeordnet und bilden hohe zusammenhängende Säulen.

00:47 Die Histon-gebundene DNA spiralisiert sich weiter auf und lagert die Nukleosomen zu scheibenförmigen Aggregaten zusammen, sogenannten Supercoils. Die Supercoils stapeln sich übereinander und bilden das endgültige Chromosom.

01:00 Liegt die DNA in der Chromosomenform vor, wie beispielsweise während der Zellteilung, können Gene auf der DNA nicht abgelesen werden. Dafür muss die DNA ein wenig entwunden und aufgelockert werden.

01:13 Die Assoziation zu Nukleosomen entscheidet darüber, ob die DNA exprimiert werden kann. Wenn zum Beispiel unsere DNA zweieinhalb mal um die Histone gewunden und zu Nukleosomen angeordnet ist, ist die DNA fest verpackt.

01:41 Werden jedoch viele Acetylgruppen an die Aminosäuren der Histone angefügt, kann die DNA nicht so fest gebunden werden.

01:50 Das ermöglicht der RNA-Polymerase Zugang zur DNA, sodass Gene transkribiert werden können.

01:58 Es handelt sich um einen epigenetischen Faktor, durch den ohne Veränderung der DNA-Sequenz die Genexpression beeinflusst wird. Viele Faktoren beeinflussen, wie sich epigenetische Faktoren manifestieren.

02:14 Ich behandle die Epigenetik in einer ganzen Unterrichtseinheit und hoffe, Sie dort wiederzusehen.

02:20 Wie auch immer. Sind Acetylgruppen vorhanden, ist die DNA weniger dicht gepackt. Deshalb kann Transkription stattfinden.

02:31 Dazu braucht es keine Energie, sondern ausschließlich Acetylgruppen, die sich an die Histone anlagern.

02:38 Früher dachte man, dass Methylierungen der DNA die Transkription bestimmter Sequenzen verhindern, obwohl dieser DNA entwunden vorliegt. Man weiß jedoch mittlerweile, dass die Methylierung dafür nur von geringerer Bedeutung ist und eher als Schutzfaktor dient.

02:58 Sie stellt sicher, dass Gensequenzen, die bereits ausgeschaltet wurden, nicht versehentlich transkribiert werden.

03:04 Wir dachten also bisher, dass Methylierung der entscheidende Faktor für die Epigenetik ist. Neue Erkenntnisse der Wissenschaft zeigen jedoch, dass viele weitere Mechanismen beteiligt sind.

03:17 Beispielsweise können wir einige Chromatin-Umstrukturierungsfaktoren betrachten.

03:24 Erst kürzlich wurden energieabhängige Faktoren entdeckt, die die Art und Weise verändern, wie sich die DNA zum Nukleosom aufwickelt. Im Gegensatz zur Acetylierung benötigen diese Energie.

03:38 Sie könnten jedoch ein Gleiten entlang der DNA und dadurch den Zugang der RNA-Polymerase und all der anderen Transkriptionsmechanismen ermöglichen.

03:50 Durch die Verschiebung des Nukleosoms, ist die DNA nicht mehr eingewickelt und deshalb frei zugänglich. Auch das Nukleosom selbst kann umgestaltet werden.

04:03 Andere energieabhängige Proteine können Teile des Nukleosoms entfernen und umstrukturieren, sodass die DNA entwunden wird. Dadurch wird eine besserer Zugang ermöglicht.

04:16 Nukleosome können auch entfernt werden. Unter Energieaufwand können andere Enzyme die DNA vorübergehend abwickeln und damit die Transkription stimulieren.

04:27 Auch der Ersatz von Histonen ist möglich. Es ist festgestellt worden, dass Histone gegen andere spezielle Histon-Typen ausgetauscht werden. Das kann Auswirkungen auf die Genexpression haben.

04:40 Auf Ebene der DNA-Verpackung gibt es also viele Modifizierungsmöglichkeiten.

04:49 Einige davon sind von energieabhängig, andere nicht.