Verpackungsprozess der DNA nur bei Eukaryoten?
Vor jeder Zellteilung wird die DNA ja zu kleineren Chromosomen verkürzt verpackt. Jetzt lese ich etwas von "eukaryotischen Zellen", was gilt dann für Prokaryoten?
2 Antworten
Hi, das gilt, in abgewandelter Form, auch für Prokaryoten.
Die DNA von Prokaryoten ist zwar ringförmig geschlossen und das Genom kleiner, als bei Eukaryoten, aber ohne ein gewisses Maß an Verpackung kommt man auch hier nicht aus.
Das wird daran deutlich, wenn man sich vorstellt, dass ein Bakterienchromosom (auch die DNA von Bakterien wird als prokaryotisches Chromosom bezeichnet) von z.B. E. coli, ausgestreckt eine Länge von ca. 1 mm hat. Eine E. coli Zelle hat einen Durchmesser von ca. 3-4 µm. Nun unterscheiden sich 1 mm und 1 µm um den Faktor 1000, d.h. in die Zelle muss in diesem Fall ein DNA-Faden hinein, der über 330 mal so lang ist, wie die Zelle. Stellen wir uns vor, eine Zelle sei eine Garage (6 m lang) die DNA sei ein Wollfaden, dann müsste man in eine Garage etwa 1980 Meter (ca. 2 km) Wollfaden hineinfriemeln, viel Spaß...
Um die DNA also in einer Bakterienzelle unterzubringen, muss sie speziell verpackt werden, indem sie gefaltet und verdrillt wird. Die Organisation dieser Faltung und Verdrillung unterscheidet sich von der Organisation der DNA in Eukaryoten. Die wesentlichen Strukturmerkmale prokaryotischer gefalteter und verdrillter DNA sind blumenartige Schleifen, die von Strukturproteinen stabilisiert werden und eine sog. Überspiralisierung, die sog. "supercoiled" DNA.
Dieses DNA-Supercoiling übernehmen spezielle Enzyme, die Topoisomerasen, bei Prokaryoten speziell Gyrase, weil die Art der Verdrillung mit einem Schneiden des DNA-Stranges einhergeht. Topoisomerase schneidet den DNA-Strang, verdrillt ihn und verknüpft ihn dann wieder u.s.w. Nun mag man denken, ein Enzym, dass den Doppelstrang durchscheidet und das noch tausende Male, das mutet irgendwie heikel an, also es muss dann offenbar sehr präzise arbeiten und darf nicht aus Versehen mal "loslassen", dann hätte man den Salat :) andererseits sind Bakterien ohne diese DNA-Überspiralisierungsenzyme, die die prokaryotische DNA verpacken, nicht lebensfähig, das unterstreicht die große Bedeutung der Faltung und Verdrillung des prokaryotischen Chromosoms. Gruß, Cliff
hier ist ein schönet Filmchen https://www.youtube.com/watch?v=oCJqAVzvGJ0 leider in englisch, aber schön, speziell mal auf 9:28 ... 10:42 achten, dort wird das Verdrillen durch Topoisomerase beschrieben und man sieht, wie das Enzym die DNA-Enden wie ein Schraubstock festhält, während der DNA-Doppelstrang an der Stelle komplett durchgeschnitten wird, um den Strang in eine Schlaufe zu verdrillen. Alaaf :)
Bei Prokaryoten gilt das nicht. Prokaryoten haben auch keine Chromosomen, sondern nur ringförmige DNA.
