Lexikon der Biologie



Nucleosomen



Abb. 2: Jahrelange biochemische und genetische Studien ergaben, daß es eine strenge Korrelation zwischen der Veränderung der Chromatinstruktur, der Modifikation von Histonproteinen und der Transkriptionsaktivität von eukaryotischen Genen gibt. Es gibt bislang mindestens 3 unterschiedliche Strategien, wie eukaryotische Zellen bei der Transkription Nucleosomen entfernen: a dauernde Entfernung oder Ausschluß von Nucleosomen. Dies bedeutet, daß der Promotor ständig nucleosomenfrei, also zugänglich für Transkriptionsfaktoren, ist, wie z.B. bei konstitutiv transkribierten Genen oder beim Hitzeschock-Promotor von Drosophila. b Im Fall der induzierten Entfernung von Nucleosomen ist sowohl die URS-Region (upstream regulatory sequence) als auch der eigentliche Promotorbereich (core) mit Nucleosomen bedeckt. Diese werden direkt oder indirekt vor der Genaktivierung durch regulatorische Faktoren entfernt, wie am Beispiel des Hefepromotors PHO5 (saure Phosphatase) gezeigt werden konnte. Die in diesem Fall positionierten Nucleosomen werden durch die Aktivierung der PHO2- und PHO4-Proteine – unabhängig von der DNA-Polymerase über einen unbekannten Mechanismus – entfernt. Ähnliches ist beim MMTV (mouse mammary tumor virus) und beim Tyrosinaminotransferase-Promotor der Ratte der Fall, die jeweils "Glucocorticoid-response-Elemente" (GRE) besitzen. Bei der Induktion durch Glucocorticoide werden die GRE-Regionen zugänglich für regulatorische Faktoren, indem die Nucleosomen sich ablösen. c Andere Gene benutzen eine Strategie, die aus beiden oben genannten Elementen besteht: dauernde und induzierte Entfernung von Nucleosomen, wie am Beispiel des Galactose-induzierbaren Promotors (GAL1/10) nachgewiesen wurde. Die Region, welche die Bindungsstelle für den induzierenden GAL4-Faktor enthält, ist mit dem konstitutiv bindenden regulatorischen Faktor GRF2 ("general recognition factor") besetzt, der diese Region nucleosomenfrei hält. Der eigentliche Promotorbereich hingegen mit der TATA-Box und der Transkriptionsstartstelle ist mit einem Nucleosom besetzt und zunächst nicht zugänglich. Während der Induktion werden die Nucleosomen entfernt. Die Veränderung der Chromatinstruktur ist nicht eine Folge oder gar eine passive Begleiterscheinung der Genaktivierung, wie lange angenommen wurde, sondern eher eine Voraussetzung dafür.

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