DNA-Kondensation

Unter DNA-Kondensation versteht man den Prozess der Verdichtung (Kondensation) von DNA-Molekülen in vitro oder in vivo. Details der DNA-Verpackung sind für ihre Funktion im Prozess der Genregulation in lebenden Systemen von wesentlicher Bedeutung.

Der Durchmesser der DNA beträgt etwa 2 nm, während die Länge eines gestreckten Einzelmoleküls je nach Organismus bis zu mehreren Dutzend Zentimetern beträgt. Beim Menschen umfasst die Länge der DNA zwei Meter. Viele Merkmale der DNA-Doppelhelix tragen zu ihrer großen Kompaktheit bei, darunter die mechanischen Eigenschaften des Zucker-Phosphat-Rückgrats, die elektrostatische Abstoßung zwischen den Phosphaten, Wirkungen zwischen den Basen jedes einzelnen Strangs und Strang-Strang-Wechselwirkungen. Die DNA ist eines der kompaktesten, kondensiertesten natürlichen Polymere, aber auch eines der längsten Moleküle.^[1] Gewöhnlich wird die DNA-Kondensation definiert als „der Zusammenbruch ausgedehnter DNA-Ketten zu kompakten, geordneten Partikeln, die nur ein oder wenige Moleküle enthalten“.^[2] Diese Definition trifft auf viele Situationen in vitro zu und kommt auch der Definition der DNA-Kondensation in Bakterien nahe: „Annahme eines relativ konzentrierten, kompakten Zustands, der einen Bruchteil des verfügbaren Volumens einnimmt.“^[3] In Eukaryoten sind die DNA-Länge (ca. 2 Meter) und die Zahl der beteiligten Akteure viel größer, und ein DNA-Molekül bildet Millionen von Nucleosomen, was aber lediglich die erste von vielen Ebenen der DNA-Verpackung ist.

1. ↑ Vladimir B. Teif, Klemen Bohinc: Condensed DNA: Condensing the concepts. In: Progress in Biophysics and Molecular Biology (= Muscle Excitation-Contraction Coupling: Elements and Integration). Band 105, Nr. 3, 1. Mai 2011, ISSN 0079-6107, S. 208–222, doi:10.1016/j.pbiomolbio.2010.07.002, PMID 20638406 (sciencedirect.com [abgerufen am 15. Juli 2022]). 
2. ↑ V. A. Bloomfield: DNA condensation by multivalent cations. In: Biopolymers. Band 44, Nr. 3, 1997, ISSN 0006-3525, S. 269–282, doi:10.1002/(SICI)1097-0282(1997)44:3<269::AID-BIP6>3.0.CO;2-T, PMID 9591479. 
3. ↑ Steven B. Zimmerman, Lizabeth D. Murphy: Macromolecular crowding and the mandatory condensation of DNA in bacteria. In: FEBS Letters. Band 390, Nr. 3, 29. Juli 1996, S. 245–248, doi:10.1016/0014-5793(96)00725-9.