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Biologie: Die Entwirrung des Genoms

Die menschliche DNA bildet im Zellkern tausende Schlaufen. Diese helfen der Zelle auf ­verblüffende Weise, die eigene Genaktivität zu regulieren.
Chromatin

Manchmal ist es recht aufschlussreich, sich das menschliche Erbgut millionenfach vergrößert zu denken, um sich die räumlichen Relationen vor Augen zu führen. In diesem Maßstab wäre ein DNA-Molekül ungefähr so breit wie eine Spagetti. Alle 46 menschlichen Chromosomen hintereinandergelegt würden von Hamburg bis Moskau reichen, also zirka 1800 Kilometer weit – sie wären im Zellkern aber so dicht aufgewickelt, dass sie in ein Einfamilienhaus passten. Insgesamt tragen diese 46 Chromosomen zwei Sätze von je etwa 20 000 Genen. Jedes enthält eine codierte Information, die der Zelle mitteilt, wie sie ein bestimmtes Protein herzustellen hat. Im Maßstab eins zu eine Million wäre ein Gen etwa so lang wie ein Auto.

Würden wir in den hausgroßen Zellkern hineinblicken, dann sähen wir, wie die spagettidicke DNA darin pausenlos hin und her wackelte, angetrieben von der thermischen Eigenbewegung der Moleküle. Die zu Knäueln aufgewickelte DNA befände sich in ständiger brodelnder Bewegung. Vor etwa zehn Jahren, als Doktorand, rührte ich einmal die Spagetti in meinem Abendessen um, sah mir das dabei entstehende Gewirr auf dem Teller an und fragte mich: Wie verhindert die Zelle, dass die Molekülknäuel ihres Erbguts zu einem heillosen Durcheinander verknoten? Dies würde nämlich dazu führen, dass überlebenswichtige Gene im Gewirr blockiert würden, so dass die Synthesemaschinerie der Zelle sie nicht mehr ablesen könnte …

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