Kondensation (Biologie)

Die DNA-Kondensation ist ein unabdingbare Voraussetzung für eine kompakte Zellarchitektur. Sie kann in vivo oder in vitro stattfinden. Der Durchmesser der DNA beträgt zwar nur etwa 2 nm, das voll entfaltete, linear angeordnete DNA-Molekül des Menschen wäre aber mehrere Dutzend Zentimeter lang.

Die DNA ist aufgrund ihres Aufbaus über eine kurze Distanz betrachtet ein relativ steifes Molekül. Dazu tragen - neben der charakteristischen Doppelhelix-Struktur - Wechselwirkungen zwischen einzelnen Nukleinbasen und Abstossungskräfte zwischen negativ geladenen Phosphatgruppen bei. Über längere Strecken ist die DNA jedoch flexibel.

3D-Modell eines Nukleosoms: Histone in der Mitte, außen (grün) die DNA

Diese mechanischen Eigenschaften der DNA lassen sich gut mit einem Gartenschlauch vergleichen. Wird letzterer zufällig hingeworfen, nimmt er einen deutlich größeren Platz ein, als ordentlich aufgerollt. Die DNA wird analog mit Hilfe spezialisierter Hilfsmoleküle, der Histone, aufgerollt, um im beschränkten Volumen des Zellkerns Platz zu finden. Die kleinste Verpackungseinheit stellen dabei die so genannten Nukleosomen dar. Hier ist die Doppelhelix um ein Histon-Oktamer gewickelt, das je zwei Kopien der Histone H2A, H2B, H3 und H4 enthält.

Die Kondensation spielt eine wichtige regulatorische Funktion. Je höher der Verdichtungsgrad des Chromatins, desto geringer die Transkriptionsaktivität. Zwischen den Zellteilungen wird das Chromatin kontinuierlich umorganisiert, um den Transkriptionsfaktoren einfachen Zugriff auf die aktiven Gene zu ermöglichen. Diese weniger kompakten Bereiche nennt man Euchromatin, die dichteren Abschnitte Heterochromatin. Während der Zellteilung wird die DNA dann zu ihrer biologisch dichtesten Form, den Chromosomen kondensiert.

• Crystal structure of the nucleosome containing histone H3 with the crotonylated lysine 122, Autor: yyszk, Public Domain