nucleoidregionen

Der Nukleoidregion oder Nukleoid bezeichnet den Bereich im Cytoplasma von Bakterien und vielen Archaeen, in dem das chromosomale Erbgut liegt. Im Gegensatz zum eukaryotischen Zellkern besitzt der Nukleoid keine membranumschlossene Hülle. Die bakterielle DNA ist typischerweise zirkulär und stark kompakt, wodurch sie als kompakter Bereich im Zellinneren sichtbar wird. Die Kompaktion erfolgt durch Supercoilings, Makromolekül-Kollisionen und eine Gruppe von DNA-bindenden Proteinen, den nucleoid-assoziierten Proteinen (NAPs), wie HU, IHF, Fis und H-NS. Zusätzlich tragen SMC-Proteine und Topoisomerasen zur Struktur und Dynamik des Nukleoids bei.

Die Organisation des Nukleoids umfasst Loops und oft grob abgegrenzte Makro- oder Mikrodomänen; diese Unterteilung beeinflusst Replikation, Transkription und DNA-Reparatur. Die Topoisomerasen, insbesondere die DNA-Gyrase (Topoisomerase II) und Topoisomerase I, steuern die Spannungen der DNA und ermöglichen eine flexible Anpassung an Zellzustände. Transkriptions- und Replikationsprozesse wirken sich gegenseitig auf die Nukleoidstruktur aus, wodurch die Genexpression in räumlicher Hinsicht beeinflusst wird.

Funktion und Dynamik: Der Nukleoid dient der sicheren Lagerung der genetischen Information und der Regulation ihrer Nutzung. Seine räumliche Organisation beeinflusst, welche Gene aktiv sind und wie effizient Replikations- und Reparaturprozesse ablaufen. Die Nukleoidstruktur ist prozessenabhängig dynamisch und passt sich Wachstumsbedingungen und Teilungszyklus an.

Hinweis: In Archaeen existieren histonartige Proteine, die ähnliche Strukturen unterstützen, aber die Zusammensetzung und Regulation unterscheiden sich von Bakterien.