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Bevor die Erbsubstanz DNA in den Zellen vervielfältigt oder repariert werden kann, muss ihre Verpackung in den Nukleosomen gelockert werden. Indem Forschende unter Leitung der Universität Zürich Experiment und Simulation kombinierten, konnten sie diesen Prozess detailliert entschlüsseln. Die Arbeit steht für einen Wandel in der klassischen Strukturbiologie und unserem Verständnis von unstrukturierten Proteinen.
Proteine sind der zentrale Baustoff unseres Körpers und elementarer Bestandteil der Zelle sowie der DNA mit ihren Genen – also dessen, was uns ausmacht. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die die komplexen Wechselwirkungen von Proteinen erforschen, nutzen vermehrt Hochleistungsrechnen (HPC), um im Detail sichtbar zu machen, was im Experiment geschieht. Kürzlich ist es einem internationalen Forscherteam unter der Leitung der Forschungsgruppe von Ben Schuler, Professor für Molekulare Biophysik an der Universität Zürich, gelungen, mit Hilfe von HPC erstmals auf molekularer Ebene den Prozess aufzuschlüsseln, der die DNA im Zellkern aktiviert.
Essenziell ist bei diesem Prozess, dass die Packung der DNA im sogenannten Nukleosom gelockert wird. Das Nukleosom ist eine Einheit aus DNA-Ketten, die um Histone – Proteine, die für die Verpackung wichtig sind – gewickelt sind. Nukleosomen sind die zentralen Bestandteile des Chromatins, in dem die etwa zwei Meter langen Ketten der DNA im Zellkern auf einem winzigem Raum von etwa 1000 Kubikmikrometer komprimiert sind. Dabei hilft ein bestimmtes, stark positiv geladenes Histon (H1), die stark negativ geladene DNA quasi zu versiegeln und zu kompaktieren. Um diese enge Verpackung zu lockern, um dann beispielsweise die DNA zu vervielfältigen oder zu reparieren, muss dieses Histon H1 abgelöst werden.
