Nukleosomen sind die grundlegende Einheit das Chromatin in Eukaryoten. Ein Nukleosom besteht aus zwei Kopien jedes Kernhistons – H2A, H2B, H3 und H4. Die bilden einen Proteinkomplex, der etwa 146 Basenpaare der DNA umhüllt. Nukleosomen regulieren DNA-abhängige Prozesse wie die DNA-Replikation und die Genexpression durch funktionelle Dynamiken, die durch posttranslationale Modifikationen, Chromatin-Remodeler, Chaperone und Histonvarianten beeinflusst werden. Aufgrund ihrer wichtigen Funktionalität gehören Histone zu den am besten konservierten eukaryotischen Proteinen. Diese Konservierung hat zu der Annahme geführt, dass die funktionelle Diversifizierung des Chromatins in Eukaryoten findet hauptsächlich durch Variation im Chromatin-Modifikationsmechanismus statt und nicht durch Veränderungen der intrinsischen Eigenschaften der Nukleosomen. Unseres Wissens wurden jedoch noch keine umfassenden vergleichenden Funktionsstudien zu Nukleosomen bei Eukaryoten durchgeführt. Um die funktionelle Vielfalt des Nukleosoms zu untersuchen, haben wir eine neuartige synthetische Methode angewendet, mit der durch ektopische Histon-Expression in der Bakterium Escherichia coli assemblierte Nukleosomen hergestellt werden. Dieses synthetische Modell bietet eine handhabbare und hochdurchsatzfähige Plattform für den Vergleich der intrinsischen Eigenschaften von Nukleosomen aus verschiedenen Eukaryoten. Wir haben Histone aus 13 verschiedenen Eukaryoten aus dem gesamten eukaryotischen Stammbaum exprimiert, um synthetische Nukleosomen zu erzeugen, und festgestellt, dass die meisten davon Nukleosom ähnliche Strukturen bilden können, die sowohl vergleichbare als auch unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Mithilfe von MNase-seq haben wir Nukleosomen im gesamten E. coli-Genom profiliert und festgestellt, dass Nukleosomen, die aus Histonen verschiedener Eukaryoten gebildet wurden, unterschiedliche Bindungseigenschaften aufweisen. Diese Arbeit liefert wichtige Erkenntnisse zum Verständnis der Rolle der Histonsequenzvielfalt in der Chromatin-Evolution. Darüber hinaus erweitern und validieren wir hier die neuartige Methode der ektopischen Expression selbstorganisierender Nukleosomen, die ein leistungsfähiges Werkzeug für funktionelle Chromatin-Studien darstellt.
Darya Kripkiy Casado (Thu,) studied this question.