Chromatinlandschaft

Chromatinlandschaft bezeichnet die räumlich-zeitliche Verteilung der Chromatinzustände über das Genom hinweg. Sie beschreibt, wie DNA in Nukleosomen organisiert ist und wie epigenetische Markierungen sowie die dreidimensionale Genomorganisation die Zugänglichkeit von Genen und Regulatorregionen beeinflussen. Die Landschaft umfasst Spektren von Zuständen von aktiv bis inaktiv, von offener, transkriptionsaktiver Chromatin bis zu dicht gepacktem, reaktivierungshemmendem Zustand.

Wichtige Determinanten sind Histonmodifikationen (beispielsweise H3K4me3, H3K27ac für aktives Chromatin; H3K27me3 für repressive Regionen), DNA-Methylierung, Nucleosomen-Dichte und der Einfluss von Chromatin-Remodellierern. Zusätzlich prägen Transkriptionsfaktoren, Replikationszeitpunkt sowie RNA-Polymerase- und Co-Regulatoren die landschaftliche Programmierung. Die dreidimensionale Organisation umfasst Topologically Associating Domains (TADs) und langfristige Kontakte zwischen Enhancern und Promotoren, welche die Genregulation weiter modulieren.

Messung und Kartierung erfolgen durch Technologien wie ATAC-seq oder DNase-seq zur Chromatinzugängigkeit, ChIP-seq für Histonmarken, MNase-seq zur Nucleosomenpositionierung und Hi-C zur 3D-Genomorganisation. Veränderungen der Chromatinlandschaft zeigen, wie Zellen ihre Identität festlegen, wie Differenzierung abläuft und wie Fehlregulationen mit Krankheiten assoziiert sind.

Insgesamt ist die Chromatinlandschaft ein zentrales Konzept zur Beschreibung und Interpretation epigenetischer Regulation, Genomorganisation und ihrer Auswirkungen auf Genexpression.