Chromatinverdichtung unter gemischten Salzbedingungen: Gegensätzliche Effekte von Natrium- und Kaliumionen auf die Faltung von Nukleosomenanordnungen

Es ist bekannt, dass die Chromatinstruktur äußerst empfindlich auf die ionische Umgebung reagiert. Die kombinierten Effekte einer physiologisch relevanten gemischten ionischen Umgebung aus K(+), Mg(2+) und Na(+), die die Hauptkationen des Zellzytoplasmas sind, wurden jedoch nicht systematisch untersucht. Wir haben die Faltung und Selbstassoziation (Aggregation) von rekombinanten 12-mer Nukleosomenanordnungen mit einer DNA-Wiederholungsgröße von 177 bp in Lösungen von Mischungen aus K(+) und Mg(2+) oder Na(+) und Mg(2+) untersucht. In Gegenwart von Mg(2+) fördert die Zugabe von Natriumionen die Faltung des Arrays zu 30-nm-Fasern, während in Mischungen aus K(+) und Mg(2+) die Kaliumionen die Faltung aufheben. Wir fanden heraus, dass die Selbstassoziation von Nukleosomenanordnungen in gemischten Salzlösungen synergistisch durch Mg(2+) und monovalente Ionen gefördert wird, wobei Natrium etwas effizienter ist als Kalium bei der Verstärkung der Selbstassoziation. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung einer gemischten ionischen Umgebung für die Verdichtung von Chromatin unter physiologischen Bedingungen und demonstrieren die komplizierte Natur der verschiedenen Faktoren, die die Chromatinverdichtung in vivo bestimmen und regulieren.