MÜNCHEN / LONDON (IT BOLTWISE) – Wissenschaftler der LMU München haben herausgefunden, wie Enzyme die DNA-Struktur vor der Zellteilung optimieren. Diese Entdeckung könnte die Effizienz der DNA-Replikation erheblich verbessern und neue Einblicke in die molekulare Biologie bieten. Die Forscher untersuchten insbesondere die Rolle des Enzyms DDK und dessen Einfluss auf die Chromatin-Organisation.
Die präzise Verdopplung der Erbinformation ist eine der grundlegendsten Aufgaben einer Zelle vor der Teilung. In der Zelle liegt die DNA jedoch nicht isoliert vor, sondern als komplexer DNA-Protein-Verbund, bekannt als Chromatin. Dieses Chromatin muss an bestimmten Stellen umstrukturiert werden, um eine effiziente Replikation zu ermöglichen. Ein Team von Molekularbiologen der LMU München hat nun die Mechanismen entschlüsselt, die diese Umstrukturierung steuern.
Im Zentrum der Forschung steht der Ursprungserkennungskomplex (ORC), der als Regulator der Chromatinstruktur fungiert. Dieser Komplex koordiniert verschiedene molekulare Helfer, darunter den Chromatin-Remodeller INO80. Diese Helfer sorgen dafür, dass an den Replikationsursprüngen, den sogenannten Origins, die DNA in einer optimalen Struktur vorliegt. Nur so kann die Zellmaschinerie effizient mit der Replikation beginnen.
Besonders interessant ist die Rolle der Dbf4-Dependent Kinase (DDK), die bisher vor allem für die Aktivierung der Replikationsmaschinerie bekannt war. Die Forscher der LMU konnten zeigen, dass DDK auch den Chromatin-Remodeller INO80 phosphoryliert, was dessen Aktivität steigert. Diese Phosphorylierung wirkt wie ein molekularer Schalter, der die interne Struktur von INO80 verändert und dessen Funktion optimiert.
Ohne diese Modifikation kann INO80 die Nukleosomen nicht präzise genug positionieren, was zu Verzögerungen beim Start der Replikation führt. Zellen, denen diese Phosphorylierung fehlt, reagieren besonders empfindlich auf Replikationsstress. Diese Erkenntnisse verdeutlichen, dass Nukleosomen nicht nur Hindernisse darstellen, sondern aktiv an der Steuerung wichtiger zellulärer Prozesse beteiligt sind.
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