title: Fluoreszenz-Einzelmolekül-Studien zur Dynamik von Mononukleosomen
creator: Lehmann, Kathrin
subject: ddc-500
subject: 500 Natural sciences and mathematics
subject: ddc-570
subject: 570 Life sciences
description: Eukaryontische Zellen weisen neben einer hochgradig organisierten Genregulation auch eine besonders ausgefeilte Kompaktierung der DNA auf, deren Basiseinheit Nukleosomen sind. Diese bestehen aus einem Histonkern mit je zwei Kopien der einzelnen Histonproteine – H2A, H2B, H3 und H4 – und einer 147 bp langen DNA, die in 1,7 Windungen um den Histonkern gewickelt ist. Im Chromatin sind die einzelnen Nukleosomen über DNA-Linker (10 – 90 bp) miteinander verbunden. Die Konformation dieses Komplexes kann durch posttranslationale Modifikation der Proteine und der DNA verändert werden. Von besonderer Bedeutung sind hierbei die aus dem Histonkern herausragenden H3-Histonschwänze, deren Deletion zur Destabilisierung des Komplexes führt. Aus Simulationen lässt sich schließen, dass dies mit Veränderungen der elektrostatischen Umgebung im inneren des Histonkerns, der α3-Region des H2A-Histonproteins, einhergeht. Da bis heute unklar ist, ob die elektrostatische Umgebung dieser Region einen direkten Einfluss auf die Stabilität hat, wurde in dieser Arbeit der Einfluss von Mutationen der Positionen R81 und R88 des H2A-Histonproteins auf die Nukleosomenarchitektur und –Stabilität analysiert.   Hierfür wurde ein Aminosäureaustausch zu Alanin bzw. zu Glutaminsäure durchgeführt und dessen Einfluss mit Hilfe von Förster-Resonanz-Energie-Transfer (FRET) charakterisiert. FRET bezeichnet einen distanzabhängigen, strahlungsfreien Energie-Transfer zwischen zwei Fluorophoren und kann als Maß für Distanzveränderungen im Bereich von 2 – 10 nm verwendet werden. Durch den Vergleich von mutierten und Wildtyp-Nukleosomen unter Verwendung verschiedener Markierungsstrategien konnte eine durch die Mutationen hervorgerufene Destabilisierung detektiert werden. Deren jeweiliges Ausmaß lässt Rückschlüsse auf die Relevanz der Position (SWt > SR88 > SR81 > SR81R88), sowie der Ladung (SRA > SRE) der eingebrachten Mutation für die Stabilität der Nukleosomen zu. Eine Einzelmolekülanalyse der salzinduzierten Öffnung der Nukleosomen weist auf eine Schwächung der Dimer:Tetramer-Interaktion als Grund für die Destabilisierung hin.  Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Dynamik und die intranukleosomalen Wechselwirkungen des H3-Histonschwanzes näher betrachtet. Hierfür wurde unter Verwendung von zwei mutierten H3-Histonproteinen (H3K4C und H3K9C) eine neue Markierungsstrategie etabliert. Die Ergebnisse weisen daraufhin, dass Interaktionen im Bereich der Dyadenachse auftreten und diese einen dynamischen Prozess darstellen. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass die intranukleosomalen Interaktionen des H3-Histonschwanzes das Nukleosoms stabilisieren.
date: 2016
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/22135/1/20160726%20Doktorarbeit%20Kathrin%20final.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00022135
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-221353
identifier:   Lehmann, Kathrin  (2016) Fluoreszenz-Einzelmolekül-Studien zur Dynamik von Mononukleosomen.  [Dissertation]     
relation: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/22135/
rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
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language: ger