Histone und Nukleosomen und ihr Einfluss auf die - StV Biologie ...

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Behandelte man jedoch z.B. das Chromatinextrakt des Extremophilen Archaea Halobacterium salina-
rum mit Proteinase K, verschwindet die zuvor beobachtbare Perlkettenschnur („beads-on-a-string“) Struk-
tur des Chromatins, die den Nucleosomen von Eukaryoten ähnelt, und die nackten, intakten DNA-Stränge
bleiben zurück.
− Proteinase K
+ Proteinase K
Abb.3 Genomische DNA von Archaea ist organisiert in chromatinähnlichen Strukturen.
Elektronenmikroskopische Betrachtung einer Chromosomenpräparation von Halobacterium salinarium
(spät exponentielle Wachstumsphase). Die beobachteten Fasern (links) bestehen aus DNA und assozierten
Proteinen. Behandlung mit Proteinase K lässt die nackten DNA-Stränge zurück (rechts). (Weinzierl S.278)
Seit dem die genomische Sequenz des Archaea Methanococcus jannaschii bekannt ist, wurden z.B. nicht
weniger als fünf histone-like-Genes gefunden.
Die meisten Archaea leben unter ungewöhnlichen Wachstumsbedingungen und bewohnen für Menschen
extreme Biotope („Extremophile“), wie kochend heiße Quellen (bis zu 113°C), schwefelsaure Schlamm-
löcher (bis zu pH 0) oder hochkonzentrierten Salzlaken (bis zu 25% NaCl). Das sind Bedingungen, wie
sie eventuell auch auf der noch jungen Erde zu finden waren, als sich das Leben zu entwickeln begann.
Aus der Tatsache, dass Histone sowohl in Eukaryoten wie Archaea gefunden werden können, lässt sich
schließen, dass die Evolution der Histone bereits kurz nach dem Ursprung des Lebens stattgefunden ha-
ben muss, wahrscheinlich als Schutz vor diesen für die DNA unfreundlichen Bedingungen.
Hyperthermophile Archaea wie Methanotermus wachsen im Labor optimal bei 83 °C, und das obwohl
ihre DNA sehr reich an A/T (67%) ist. In vivo spielen dabei drei Faktorern eine wesentliche Rolle: die
hohe intrazelluläre Konzentration an monovalenten Kationen (~950mM K + ), die Anwesenheit diverser
Stoffwechselzwischenprodukte wie Zyklisches Diphosphoglycerat, und die Anwesenheit von Histonen.
In vitro konnte gezeigt werden, dass unter low-salt Bedingungen die Schmelztemperatur der DNA durch
die Anwesenheit von Archaea-Histonen von 60,5 auf 84,5 °C erhöht wird.
Histone haben somit in der Evolution einen so genannten „switch of function“ durchgemacht. Während
ihre Hauptaufgabe bei den Archaea im Schutz der DNA vor Denaturierung liegt, fungieren sie bei Euka-