Loopbildning

Loopbildning är bildandet av DNA- eller kromatinloopar där två avlägsna delar av genomet kopplas samman till en fysisk kontakt. Sådana loopar gör att långt ifrån liggande regulerande element, till exempel enhancers, kan närvara vid promotorer och därigenom påverka transkriptionen. Loopbildning utgör en viktig del av cellens tre-dimensionella genomarkitektur och är ofta dynamisk och celltypsspecifik.

Mechanismen bakom loopbildning varierar mellan organismer, men i eukaryoter är ett vanligt mönster kopplat till en process som kallas loop extrusion. Proteiner som cohesin rings, som slynger runt DNA, extruderar en loop tills de stöter mot hinder som CTCF i konvergent orientering. Mediator-komplexet och andra transkriptionsfaktorer kan bidra till stabilisering av loopar. I bakterier involveras ofta nucleoid-associerade proteiner som hjälper till att arrangera DNA i regionala domäner. Topoisomeraser spelar även en roll i att reglera DNA:s topologi under bildningen av loopar.

Biologisk betydelse och funktion rör reglering av genuttryck, där loopar möjliggör kontakt mellan promoterregioner och avlägsna enhancers eller repressorer. Detta bidrar till att definiera transkriptionsprogram under utveckling och differentiering och till att upprätthålla kromatin-domäner kallade TADs (topologically associating domains). Loopbildning är därför en central mekanism bakom precis reglerad genexpression och svar på cellulara signaler.

Forskning och tillämpningar fokuserar på att kartlägga looparnas mönster med metoder som Hi-C och 3C. Avvikelser i loopbildning har kopplats till utvecklingsstörningar och cancer, medan kunskapen används i syntetisk biologi för att bygga regulatoriska nätverk.

Se även: DNA-looping, kromatinarkitektur, CTCF, cohesin, Hi-C, TAD.