TY  - GEN
TI  - Untersuchungen zum Einfluss der DNA-Superhelizität auf die Struktur und Stabilität von Nukleosomen und die interne DNA-Dynamik
A1  - Elbel, Anna Tabea
CY  - Heidelberg
N2  - Die DNA im Chromatin einer Zelle steht ständig unter Torsionsspannung, da ein großer Teil dieser DNA in negativ superhelikalen Windungen um Histonoktamere herum vorliegt. Positive wie auch negative Torsionsspannung wird auch z.B. während der Elongationsphase der Transkription aufgebaut. Sie steuert die Zugänglichkeit nukleosomaler DNA, ändert die Struktur genregulatorischer Elemente und führt zu Änderungen der Segmentbeweglichkeit ("interne Dynamik") der DNA. 

In dieser Dissertation wurde der Einfluss der Torsionsspannung der DNA auf die Struktur und Stabilität von Nukleosomen untersucht. Plasmide mit biochemisch eingestellter Torsionsspannung und auf ihnen rekonstituierte Nukleosomen, wurden hierfür als experimentelles Modellsystem verwendet. Damit kann einerseits die Struktur der Plasmide und Nukleosomen durch Bindung an eine Oberfläche und Bildgebung mittels Rasterkraftmikroskopie (SFM) untersucht werden. Andererseits lässt sich ihr Verhalten in Lösung mittels Fluoreszenz-Korrelationsspektroskopie (FCS) beobachten. Für die FCS-Messungen wurden einzelne Histonproteine fluoreszent markiert. Dies erlaubte es, mit Hilfe von salzinduzierter Destabilisierung, die Stabilität von Nukleosomen in Abhängigkeit der Torsionsspannung auf dem Plasmid zu untersuchen. 

Hierbei zeigte sich, dass ein Übergang von negativer zu positiver Torsionsspannung die Nukleosomenintegrität schwächt. Mittels SFM-Bildgebung konnte weiterhin gezeigt werden, dass sich die Nukleosomenstruktur mit abnehmender negativer Torsionsspannung und dem Auftreten von positiver Torsionsspannung öffnet.

In weiteren Experimenten wurden spezifische Stellen auf den Plasmiden mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert. 
Hierdurch war es möglich die globale und interne Dynamik der Plasmide auf unterschiedlichen Zeitskalen zu beobachten. 
In dieser Arbeit wurde mit der beschriebenen Methode der Einfluss der Superhelizität selbst auf die interne und globale Dynamik, sowie der Einfluss der Ionenstärke der Lösung auf selbige untersucht. Die Ergebnisse erweitern ältere Messungen mit dynamischer Lichtstreuung (DLS) und bestätigen einige Simulationsergebnisse experimentell.

Es werden außerdem zwei weitere biologisch relevante Effekte auf die interne DNA-Dynamik untersucht: das Verhalten der DNA in unterschiedlich viskosen Medien und bei der Verpackung in Nukleosomen. Die erhöhte Viskosität führte durch unterschiedliche Verlangsamung der internen DNA-Segmentbewegung und der Gesamtbewegung des Plasmids zu einer Trennung beider Bewegungsmodi mit steigender Viskosität. Mit ansteigender Zahl an Nukleosomen auf dem Plasmid wurde einerseits, durch die Kompaktierung der DNA, die translationale Diffusion beschleunigt. Andererseits kam es hier auf sehr kurzen Zeitskalen zu einer Beschleunigung der internen DNA-Segment-Bewegungen. 
Y1  - 2015///
KW  - Fluoreszenz-Korrelationsspektroskopie (FCS)
KW  -  Salz-induzierte Dissoziation
UR  - https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/19035/
AV  - public
ID  - heidok19035
ER  -