EnhancerInteraktionen

Enhancerinteraktionen beschreiben die funktionale Beziehung zwischen Enhancern, cis-regulatorischen DNA-Elementen, und ihren Zielgenen. Durch Chromatin-Schleifen bringen sich Enhancer räumlich in Nähe zum Promotor, wodurch Transkriptionsaktivität erhöht wird. Die Kontakte sind oft abstandsunabhängig und orientierungsunabhängig und werden von Transkriptionsfaktoren, Koaktivatoren sowie Architekturproteinen wie Mediator und Cohesin vermittelt. Gleichzeitig können Insulatoren oder Topologiegrenzen die Reichweite solcher Kontakte begrenzen.

Eigenschaften umfassen Kooperativität mehrerer Enhancer, Redundanz und Robustheit (Shadow-Enhancers) sowie die Bildung von Regulierungsclustern, sogenannten Super-Enhancers. Die Effektstärke und Ziel-Spezifität hängen stark vom Gewebe, Entwicklungsstadium und der Umgebung ab; ähnliches Enhancer-Set kann in einer Zelle aktiv sein und in einer anderen inaktiv, wodurch eine feine Abstimmung der Genexpression ermöglicht wird.

Typen der Interaktionen schließen Promoter-Enhancer-Kontakte und Enhancer-Enhancer-Kommunikation innerhalb regulatorischer Hub-Strukturen ein. Neben der physischen Kontaktbildung kann die Aktivität auch durch trans-aktive Effekte, einschließlich eRNA-Transkription, korreliert werden; die Mechanismen bleiben Gegenstand der Forschung.

Techniken zur Untersuchung umfassen 3C-basierte Methoden (3C, 4C, Hi-C) und ChIA-PET, die Kontakte im Genom kartieren, sowie Capture-C und HiChIP. Funktionell werden Enhancer durch CRISPR-Editierung oder CRISPRa/CRISPRi-Ansätze sowie Reporter-Assays und STARR-seq getestet. Diese Methoden helfen, Ursache-Wirkungs-Beziehungen zu klären.

Die Bedeutung von Enhancerinteraktionen liegt in der Regulierung von Entwicklung, Differenzierung und Gewebespezifischer Genexpression. Störungen oder Varianten in Enhancerbereichen sind mit Krankheiten assoziiert. Die Komplexität und Dynamik dieser Interaktionen stellen weiterhin eine Herausforderung für präzise Vorhersagen dar.