7.2A: Bakterielle Chromosomen im Nukleoid

Das Nukleoid

Das Nukleoid (bedeutet kernähnlich) ist ein unregelmäßig geformter Bereich innerhalb der Zelle eines Prokaryoten, der das gesamte oder einen Großteil des genetischen Materials enthält. Im Gegensatz zum Zellkern einer eukaryotischen Zelle ist es nicht von einer Kernmembran umgeben. Das Genom prokaryontischer Organismen ist im Allgemeinen ein zirkuläres, doppelsträngiges Stück DNA, von dem jederzeit mehrere Kopien existieren können. Die Länge eines Genoms variiert stark, beträgt aber im Allgemeinen mindestens ein paar Millionen Basenpaare.

Das Nukleoid kann auf einer elektronenmikroskopischen Aufnahme bei hoher Vergrößerung deutlich sichtbar gemacht werden, wo es sich deutlich vom Zytosol abhebt. Manchmal sind sogar Stränge dessen, was man für DNA hält, sichtbar. Das Nukleoid kann auch unter dem Lichtmikroskop sichtbar gemacht werden, indem es mit der Feulgen-Färbung angefärbt wird, die spezifisch DNA anfärbt. Die DNA-interkalierenden Färbungen DAPI und Ethidiumbromid werden häufig für die Fluoreszenzmikroskopie von Nukleoiden verwendet.

Experimentelle Hinweise deuten darauf hin, dass das Nukleoid größtenteils aus etwa 60 % DNA besteht, plus einer kleinen Menge an RNA und Protein. Bei den beiden letzteren Bestandteilen handelt es sich wahrscheinlich hauptsächlich um Boten-RNA und die Transkriptionsfaktor-Proteine, die das bakterielle Genom regulieren. Die Proteine, die helfen, die supergewickelte Struktur der Nukleinsäure aufrechtzuerhalten, werden als Nukleoidproteine oder Nukleoid-assoziierte Proteine bezeichnet und unterscheiden sich von den Histonen der eukaryotischen Zellkerne. Im Gegensatz zu den Histonen bilden die DNA-bindenden Proteine des Nukleoids keine Nukleosomen, bei denen die DNA um einen Proteinkern gewickelt ist. Stattdessen nutzen diese Proteine oft andere Mechanismen, wie z. B. DNA-Schleifen, um die Verdichtung zu fördern.