Was Chromosomen im Innersten zusammenhält - Aufbau von DNA-Verpackungsproteinen entschlüsselt

In jeder menschlichen Zelle sind rund zwei Meter DNA in einem Zellkern untergebracht, der einen Durchmesser von nur wenigen Tausendstel Millimetern hat. Die DNA-Fäden müssen geordnet und eng gepackt sein, damit die Erbinformation während der Zellteilung genauestens auf die beiden Tochterzellen verteilt werden kann.

Forscher des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried bei München haben nun den Aufbau eines ringförmigen Proteinkomplexes (SMC-Kleisin) dechiffriert, der für Ordnung bei diesem Verpackungsvorgang sorgt. Sie entdeckten, dass die Proteine in Bakterien strukturelle Ähnlichkeiten mit dem menschlichen Komplex haben.

SMC-Proteinkomplexe

Werden einzelne Chromosomen bei der Teilung der Zelle nicht gleichmäßig auf die Tochterzellen aufgeteilt, können Krebs oder Erbdefekte wie etwa Trisomie 21 entstehen. Damit es bei dem Transport der DNA bei der Zellteilung nicht zu Fehlern kommt, müssen die langen und verknäulten DNA-Fäden dicht verpackt werden.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass für diesen Vorgang SMC-Proteinkomplexe, die aus zwei Proteinarmen (SMC) und einem Bindeglied (Kleisin) bestehen, zuständig sind. Sie bilden zusammen eine ringförmige Struktur.

Der SMC-Komplex vermag etwa einzelne DNA-Fäden zusammenzukleben. Er ist aber auch in der Lage, sich wie eine Klammer um die DNA zu legen. So können beispielsweise weit entfernt liegende Teile der DNA zusammengeführt werden. Dabei bildet sich eine kompakte Form des Chromosoms heraus.

Die Organisation von menschlichen Chromosomen

Die Forschungsergebnisse sollen helfen, die komplexe Organisation von menschlichen Chromosomen besser zu verstehen. So wollen die Wissenschaftler Erkenntnisse über die Entstehung von Erbdefekten wie Trisomie 21 gewinnen. Zudem ist der Zusammenhalt von Chromosomen auch bei der Fortpflanzung von entscheidender Bedeutung.