Jede Zelle kocht ihr eigenes Menu

Die DNA ist sozusagen das Kochbuch für den menschlichen Körper. Obwohl jede Zelle das gesamte Kochbuch enthält, verwendet sie nur die für sie passenden Rezepte. Gesteuert wird dieser Mechanismus wahrscheinlich über die räumliche Organisation der DNA im Zellkern.

Wie weiss die Zelle, welche Gene sie in Proteine umwandeln muss?

Jeder Mensch besitzt ein eigenes, ganz individuelles Kochbuch, welches in jeder Zelle des Körpers enthalten ist. Die Rezepte im Kochbuch sind die Gene. Aber nicht in allen Zellen wird dasselbe Menu gekocht. Das Menu einer Zelle der Lunge enthält ganz andere Rezepte, als das Menu einer Hirnzelle. Das Kochbuch der Zellen ist die Desoxyribonukleinsäure, oder kurz DNA. Dieses Biomolekül enthält unsere Gene und besteht im wesentlichen aus den vier Bausteinen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin. In jedem Gen bestimmt die Reihenfolge dieser vier sogenannten Basen, in welches Protein es übersetzt wird. Daher werden je nach Zelle andere Gene in Proteine übersetzt und darum enthält eine Zelle der Lunge ganz andere Proteine als eine Hirnzelle.

Wie kann nun eine Zelle wissen, welches Rezept/Gen gelesen werden muss? Ein Weg diesen Prozess zu kontrollieren, ist die räumliche Organisation der DNA im Zellkern. Obwohl unsere DNA 2 Meter lang ist, kann sie in einen Zellkern mit einem Durchmesser von nur 6 Mikrometer, also 6-millionstel Teile eines Meters, verpackt werden. Man kann dies vergleichen mit einem Faden, der von Zürich nach Uster reicht und den man in einen Tennisball verpacken kann!

In welcher Form und Dichte die DNA verpackt ist, scheint einer der wichtigsten Wegweiser zu sein, welches Menu gekocht wird. Fehler in diesem Prozess können zu einer Störung des gesamten Organismus führen.

Forschende aus dem Veterinärbiochemie und Molekularbiologie der Universität Zürich zeigen den Besucherinnen und Besuchern der «Scientifica 2012» anschaulich, wie das 2m lange DNA Molekül in den kleinen Zellkern verpackt ist. Sie werden auch erläutern, mit welchen Methoden mit DNA im Labor gearbeitet wird und wie man das ein einfaches Experiment zu Hause in der Küche «nachkochen» kann.

Beteiligte

Dr. Raffaella Santoro
Antonia Furrer
Matthias Bosshard
Ralph Imhof
Mitarbeiter und Studenten des Instituts für Veterinärbiochemie und Molekularbiologie