DNA-Kondensation
In Virusbearbeiten
In Viren und Bakteriophagen ist die DNA oder RNA von einem Proteinkapsid umgeben, das manchmal weiter von einer Lipidmembran umhüllt ist. Doppelsträngige DNA wird in Form einer Spule im Kapsid gespeichert, die verschiedene Arten von Wicklungen aufweisen kann, die zu verschiedenen Arten von flüssigkristalliner Packung führen. Diese Packung kann sich in verschiedenen Stadien der Phagenfunktion von hexagonal zu cholesterisch zu isotrop ändern. Obwohl die Doppelhelices immer lokal ausgerichtet sind, stellt die DNA in Viren keine echten Flüssigkristalle dar, da sie nicht flüssig ist. Andererseits ist in vitro kondensierte DNA, z.B. mit Hilfe von Polyaminen, die auch in Viren vorhanden sind, sowohl lokal geordnet als auch flüssig.
In Bakterienbearbeiten
Bakterielle DNA wird mit Hilfe von Polyaminen und Proteinen verpackt, die als Nukleoid-assoziierte Proteine bezeichnet werden. Protein-assoziierte DNA nimmt etwa 1/4 des intrazellulären Volumens ein und bildet eine konzentrierte viskose Phase mit flüssigkristallinen Eigenschaften, die als Nukleoid bezeichnet wird. Eine ähnliche DNA-Verpackung existiert auch in Chloroplasten und Mitochondrien. Bakterielle DNA wird manchmal als bakterielles Chromosom bezeichnet. Die bakterielle Nukleoidpackung stellt eine technische Zwischenlösung zwischen der proteinfreien DNA-Packung in Viren und der proteinbestimmten Packung in Eukaryoten dar.
Schwesterchromosomen im Bakterium Escherichia coli werden durch Stressbedingungen dazu veranlasst, zu kondensieren und sich zu paaren. Stressinduzierte Kondensation tritt durch eine nicht zufällige, reißverschlussartige Konvergenz von Schwesterchromosomen auf. Diese Konvergenz scheint von der Fähigkeit identischer doppelsträngiger DNA-Moleküle abzuhängen, sich spezifisch zu identifizieren, Ein Prozess, der in der Nähe homologer Stellen entlang der gepaarten Chromosomen gipfelt. Verschiedene Stressbedingungen scheinen Bakterien darauf vorzubereiten, schwere DNA-Schäden wie Doppelstrangbrüche effektiv zu bewältigen. Die Apposition homologer Stellen, die mit stressinduzierter Chromosomenkondensation assoziiert sind, hilft zu erklären, wie die Reparatur von Doppelstrangbrüchen und anderen Schäden erfolgt.
In Eukaryoten
Eukaryotische DNA mit einer typischen Länge von Dutzenden von Zentimetern sollte ordentlich verpackt sein, um im mikrometergroßen Kern leicht zugänglich zu sein. In den meisten Eukaryoten wird DNA mit Hilfe von Histonen im Zellkern angeordnet. In diesem Fall ist die grundlegende Ebene der DNA-Verdichtung das Nukleosom, wobei die Doppelhelix um das Histonoktamer gewickelt ist, das zwei Kopien jedes Histons H2A, H2B, H3 und H4 enthält. Linker Histon H1 bindet die DNA zwischen Nukleosomen und erleichtert die Verpackung der 10 nm “Perlen auf der Schnur” Nukleosomenkette in eine kondensierte 30 nm Faser. Meistens wird Chromatin zwischen den Zellteilungen optimiert, um einen einfachen Zugang von Transkriptionsfaktoren zu aktiven Genen zu ermöglichen, die sich durch eine weniger kompakte Struktur namens Euchromatin auszeichnen, und um den Proteinzugang in dichter gepackten Regionen namens Heterochromatin zu erleichtern. Während der Zellteilung nimmt die Chromatinverdichtung noch mehr zu, um Chromosomen zu bilden, die mit großen mechanischen Kräften fertig werden können, die sie in jede der beiden Tochterzellen ziehen. Viele Aspekte der Transkription werden durch chemische Modifikation der Histonproteine gesteuert, die als Histoncode bekannt sind.
Chromosomengerüst spielt eine wichtige Rolle, um das Chromatin in einem kompakten Chromosom zu halten. Das Chromosomengerüst besteht aus Proteinen wie Condensin, Topoisomerase IIa und Kinesin Family member 4 (KIF4)
Dinoflagellaten sind sehr unterschiedliche Eukaryoten in Bezug darauf, wie sie ihre DNA verpacken. Ihre Chromosomen sind in einem flüssigkristallinen Zustand verpackt. Sie haben viele der konservierten Histongene verloren und stattdessen hauptsächlich dinoflagellate virale Nukleoproteine (DVNPs) oder von Bakterien abgeleitete dinoflagellate Histon-ähnliche Proteine (HLPs) für die Verpackung verwendet. Es ist nicht bekannt, wie sie den Zugang zu Genen steuern; Diejenigen, die Histon behalten, haben einen speziellen Histon-Code.
In archaeaEdit
Je nach Organismus kann ein Archaeon ein bakterienähnliches HU-System oder ein eukaryontenähnliches Nukleosomensystem zur Verpackung verwenden.
