Vor gut 30 Jahren beachtete sie noch kein Mensch. Heute gehört die Substanz längst zu den Grundlagen im Biologie-Schulunterricht: die Desoxyribonukleinsäure – von Wissenschaftlern kurz DNA genannt.

Auch wenn der Aufbau der DNA mittlerweile in allen Einzelheiten bekannt ist, sind die Lebensvorgänge an diesem Riesenmolekül längst nicht alle geklärt. Erst in den vergangenen Jahren wurde erkannt, wie der in einer menschlichen Zelle etwa zwei Meter lange DNA-Faden in einem weniger als einen hundertstel Millimeter kleinen Zellkern Platz findet. Der Verpackungszustand hat einen entscheidenden Einfluß auf die Funktion und Aktivität bestimmter DNA-Sequenzen. Kürzlich berichtete eine Gruppe britischer Forscher um den Chemie-Nobelpreisträger von 1982, Aaron Klug, im Fachblatt Nature detaillierter als je zuvor, wie der DNA-Faden auf einer höheren Organisationsebene im Zellkern verstaut ist.

Die DNA ist die Substanz, mit der das Leben schreibt – eine schier endlose, in sich nach rechts verdrehte Sprossenleiter, die nur aus vier Grundbausteinen besteht, den sogenannten Nukleotiden. Je zwei gegenüberstehende Nukleotide bilden eine Leitersprosse. Die vier Buchstaben des genetischen Alphabetes genügen, um jede erdenkliche Erbinformation eines Organismus zu speichern – und weiterzuvererben. Die DNA ist das wichtigste Molekül der belebten Natur.

Auf der DNA im menschlichen Zellkern liegen, in bislang noch nicht geklärter Reihenfolge, etwa 40 000 Gene. Sie enthalten die Baupläne zur Produktion aller lebensnotwendigen Eiweiß-Substanzen. Jeder Zellkern einer jeden Zelle des ganzen Körpers enthält den identisch. aufgebauten, zwei Meter langen DNA-Faden – und damit in Gehirn-, Haut-, Blut- oder Leberzellen den vollständigen Satz aller Gene. Die Zellen der verschiedenen Gewebe unterscheiden sich dadurch, daß jeweils nur die entsprechenden, spezifischen Gene, etwa für den Gehirn- oder den Leberstoffwechsel, "angeschaltet" sind.

Der DNA-Faden einer menschlichen Zelle verteilt sich auf 46 Chromosomen und muß so verpackt sein, daß er problemlos in den winzigen Zellkern paßt. Um das Chaos eines wirren Fadenknäuels zu vermeiden, ist die DNA nach einem uniformen Muster immer wieder gefaltet, verdreht, spiralisiert und in Schleifen an einem Gerüst aufgehängt. Die Ordnung ist zwingend notwendig, damit sich die Information der DNA jederzeit ungehindert ablesen läßt (zur Produktion von Eiweißen) und sich die DNA bei einer Zellteilung identisch verdoppeln kann (zur Vererbung).

Nachdem der Amerikaner James Watson und der Brite Francis Crick 1953 die Grundstruktur der DNA – eine "Doppel-Helix" (Doppelspirale) – aufgeklärt hatten, blieb es bald 20 Jahre unklar, wie sich das riesige Molekül durch den Zellkern windet. Dann entdeckten zwei Arbeitsgruppen unabhängig voneinander, daß die DNA in regelmäßigen Einheiten "überstrukturiert" sein muß.

Am augenfälligsten waren die elektronenmikroskopischen Untersuchungen des amerikanischen Forscherehepaares Ada und Donald Olins. Ihre Aufnahmen von dem als Chromatin bezeichneten Zellkern-Inhalt zeigten Strukturen, die an eine Perlenkette erinnerten: eine Schnur, die sich in regelmäßigen Abständen um kugelartige Partikel wand. wie sich später herausstellte, ist die DNA dabei immer wieder um zylinderförmige Klumpen bestimmter Eiweißmoleküle gewickelt. Eine solche Untereinheit heißt heute Nukleosom.