Die DNA bewegt sich während der Interphase stetig und bietet den Zellen ein robustes Haushaltssystem

Forscher in Japan haben entdeckt, dass die lokale DNA-Bewegung innerhalb menschlicher Zellen während der gesamten Interphase, in der die Zelle wächst und ihre DNA für die Zellteilung repliziert, konstant bleibt. Die Studie legt nahe, dass diese stationäre DNA-Bewegung es den Zellen ermöglicht, Haushaltsaufgaben in ähnlichen Umgebungen während der Interphase durchzuführen.

Das Team unter der Leitung von Professor Kazuhiro Maeshima vom National Institute of Genetics, ROIS, veröffentlichte seine Ergebnisse am 3 Wissenschaftliche Fortschritte.

Um in den Zellkern zu passen, ist DNA in Chromatin organisiert, in dem die DNA-Stränge um Gruppen von Histonproteinen gewickelt sind, wie ein Faden um eine Spule, um Strukturen zu bilden, die als Nukleosomen bekannt sind. Nukleosomen können dann zu noch kompakteren Strukturen gefaltet werden und Chromatin bilden. Frühere Forschungen zeigen, dass Chromatin in lebenden Zellen ständig schwankt.

Mit fortschreitendem Zellzyklus (nämlich G1-, S- und G2-Phasen), in dem sich die Genom-DNA verdoppelt und der Zellkern größer wird, ändert sich die das Chromatin umgebende Kernumgebung drastisch. Maeshima und Kollegen am National Institute of Genetics in Mishima, Japan, stellten diese Frage: Wie ändert sich das Chromatinverhalten während der Interphase?

Maeshimas Gruppe verwendete eine hochauflösende Lichtmikroskopietechnik, um das Verhalten einzelner Nukleosomen in lebenden Zellen für eine sehr kurze Zeit, etwa eine Sekunde, zu untersuchen.

Maeshima und Kollegen haben gezeigt, dass die lokale Chromatinbewegung während der gesamten Interphase stabil bleibt, obwohl die genomische DNA durch die DNA-Replikation verdoppelt wird und der Zellkern wächst. Die Forscher haben auch gezeigt, dass Kernwachstum ohne Replikation die stationäre Bewegung von Chromatin nicht beeinflusst. Somit ist die lokale Chromatinbewegung während der Interphase unabhängig von solchen nuklearen Veränderungen.

„Dies ist ein wichtiger Befund, da die Bewegung im stationären Zustand es den Zellen ermöglicht, ihre Routinen wie RNA-Transkription und DNA-Replikation unter ähnlichen nuklearen Umgebungen durchzuführen“, sagte die Erstautorin Shiori Iida. „Die lokale Chromatinbewegung kann die Zugänglichkeit der genomischen DNA für die Zielsuche oder die Rekrutierung eines Teils der Maschinerie steuern. Die stationäre Bewegung des Chromatins sorgt für ein robustes Zellsystem, in dem die DNA-Funktionen von verschiedenen Kernveränderungen unbeeinflusst bleiben.“

„Zellen können die Chromatinbewegung vorübergehend aus dem stationären Zustand ändern, um neben vielen anderen Aufgaben ihre Ad-hoc-Aufgaben als Reaktion auf DNA-Schäden auszuführen“, sagte Maeshima. Er und sein Team wollen weiter erforschen, wie die DNA-Bewegung reguliert wird, welche Proteine ​​am Regulationsprozess beteiligt sind und wie sich die DNA während der Zellteilung verhält. „Unser ultimatives Ziel ist es zu verstehen, wie sich die menschliche genomische DNA im Inneren der Zelle verhält, um genetische Informationen darin auszulesen“, sagte Maeshima.

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