Auf der Titelseite: Molekulare Dynamik an DNA-Verdichtung beteiligt

Die DNA wird im Zellkern verpackt, indem sie sich um sogenannte Histon-Proteine wickelt und so Chromatinfasern bildet. Nukleosome, die Struktureinheiten dieser Fasern, werden gebildet, indem sich 146 DNA-Basenpaare um acht Histone wickeln. Zusätzliche Histon-Proteine, die „Verbindungshistone“ genannt werden, binden in einem Verhältnis von 1:1 an Nukleosome, um Chromatosomen zu bilden. Die Untersuchung der Dynamik der Chromatosombildung, durchgeführt von HITS-Forscher Mehmet Öztürk und Prof. Rebecca Wade (Molecular and Cellular Modeling (MCM) Gruppe) zusammen mit Vlad Cojocaru (Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster), wurde nun in der August-Ausgabe von Nucleic Acids Research (NAR) zusammen mit einem Bild auf der Titelseite veröffentlicht.

In der veröffentlichten Studie wurden klassische und beschleunigte Molekulardynamik-Simulationen sowie Brownsche Dynamik-Simulationen verwendet, um zu untersuchen, wie das als H5 bekannte „Verbindungshiston“ an Nukleosomen bindet. Aufgrund der nun vorliegenden Ergebnisse nehmen die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen an, dass Chromatosomen keine einzelne definierte Form besitzen, sondern mehrere, abhängig von den dynamischen Formen (Konformation) der zusammenwirkenden Nukleosomen und „Verbindungshistone“. Dieser neue wissenschaftliche Ansatz leistet einen wichtigen Beitrag zum Verständnis darüber, wie sich die DNA im Zellkern verdichtet.

Die Abbildung zeigt im oberen Bereich, wie alternative Verbindungshiston-Konformationen (rot und blau gefärbte graphische Zeichnungen) durch einen sogenannten Konformations-Selektions Mechanismus an alternative Nukleosom-Konformationen (grün-gelbe Zeichnungen mit einem DNA-Strang in verschiedenen Blautönen) binden. Im unteren, eingerahmten Bereich wird ein zusätzlicher Mechanismus dargestellt, bekannt als „induced fit“, bei dem eine geschlossene Verbindungshiston-Konformation einen Begegnungskomplex mit dem Nukleosom (links) formt und sich in eine offene Konformation innerhalb des komplett gebundenen Komplexes (rechts) umwandelt. Das Titelbild zur Studie wurde von Vlad Cojocaru mit dem molekularen Visualisierungsprogramm VMD und dem Grafik-Editor Inkscape gestaltet.

Mehmet Ali Öztürk, Georgi V. Pachov, Rebecca C. Wade, Vlad Cojocaru. Conformational selection and dynamic adaptation upon linker histone binding to the nucleosome Nucl. Acids Res. (19 August 2016) 44 (14): 6599–6613.

Die Publikation der August-Ausgabe von Nucleic Acids Research mit dem Titelbild zur Studie

Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Dr. Rebecca Wade
Gruppenleiterin Molecular and Cellular Modeling (MCM)
Heidelberger Institute für TheoretischeStudien (HITS)
Schloss-Wolfsbrunnenweg 35
69118 Heidelberg
Telefon: 06221 – 533 – 247
rebecca.wade@h-its.org