Chromatinmarkierungen

Chromatinmarkierungen sind chemische Modifikationen an DNA oder an Histonen, die den Aufbau des Chromatins beeinflussen und damit die Genexpression steuern, ohne die DNA-Sequenz zu verändern. Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Regulation von Zellentwicklung, Differenzierung, Genzeit und DNA-Reparatur.

Zu den wichtigsten Formen gehören DNA-Methylierung, meist 5-Methylcytosin in CpG-Dinukleotiden, sowie verschiedene Histonmodifikationen wie Methylierung, Acetylierung, Phosphorylierung oder Ubiquitinierung der Histone. Typische Markierungen verbinden sich oft mit Aktivierung oder Repression von Transkription; Beispiele sind H3K4me3 und H3K27ac mit aktiver Genexpression und H3K27me3 als Repressionsmarke. Die Muster dieser Modifikationen sind charakteristisch für bestimmte Zelltypen und Zustände.

Die Entstehung und Interpretation von Chromatinmarkierungen erfolgt durch drei Klassen von Proteinen: Writer (Kinasen und Methyltransferasen, z. B. DNMTs, HMTs, HATs), Eraser (Demethylasen, HDACs, TET-Familie) und Reader (Proteine mit Bromodomän- oder Chromodomain, die die Marks erkennen und weitervermitteln). Das Zusammenspiel dieser Gruppen bestimmt Chromatinstruktur, Zugänglichkeit des Genoms und die Rekrutierung weiterer Faktoren.

Chromatinmarkierungen sind reversibel und kontextabhängig. Sie tragen zur epigenetischen Regulation bei und können in Entwicklung, im Immunsystem und bei der Krankheitsentstehung eine Rolle spielen. Methoden wie ChIP-seq oder Bisulfite-Sequenzierung ermöglichen die Kartierung dieser Markierungen im Genom.