Studien zur Struktur von S/MARs am Beispiel einer genomischen Domäne aus dem humanen Interferon-Gencluster

Knopp, Angela

Scaffold / Matrix attached regions (S/MARs) sind strukturelle DNA-Elemente, die durch ihre Kernmatrixbindung zur Gliederung des Genoms in Domänen führen. Ihre Bindungseigenschaften sind mit einer hohen Tendenz zur Strangtrennung verbunden. Dieser Parameter wird im SIDD-Profil kalkuliert und zur Vorhersage der S/MARs anhand ihrer Sequenz verwendet. In der vorliegenden Arbeit standen Analysen zur Chromatinstruktur von S/MAR-Elementen im Mittelpunkt. Nach der Etablierung der erforderlichen Methoden wurden sowohl in vitro als auch in vivo Experimente zum Nachweis von Strangtrennung der DNA durchgeführt. Ein Vergleich mit den Vorhersagen des SIDD-Profils demonstrierte eine Übereinstimmung von Vorhersage und vorhandenen Strukturcharakteristika. Sekundärstrukturbildung kann jedoch zu einer Verschiebung des Strangtrennungspotentials führen. Zusätzlich zeigten Studien zur DNase I Sensitivität der humanen IFNbeta Domäne, daß es in dieser Region in lebenden Zellen sowohl Schnittstellen endogener Nukleasen als auch Bereiche mit Hypersensitivität für exogen zugeführte DNase gibt. Letztere korrelieren mit destabilisierten Bereichen im SIDD-Profil und zeigen zusätzliche Aktivität für Topoisomerase II. Mit den Ergebnissen dieser Analysen ergab sich eine zusätzliche Anwendungsmöglichkeit des SIDD Profils. Die Vorhersage DNase I sensitiver Bereiche ermöglicht die Identifizierung dominanter Strukturmerkmale, welche auf regulatorische Bedeutung hinweisen. In einem letzten Teil wurden im Rahmen des DHGP Klone für die Sequenzierungsarbeiten charakterisiert, auf deren Basis eine physikalische Karte des IFN-Gencluster auf Chromosom 9 erstellt werden konnte.

Scaffold / matrix attached regions are structural DNA-elements wich lead to an organization of the genome into domains due to their binding to the nuclear matrix. Their binding characteristics are determined by a high tendency for strand separation. This parameter is calculated in the SIDD-Profil and can be used for prediction of S/MARs. In the present work analyses of chromatin structure of S/MARs elementes were carried out. First the methods for footprinting were established. Later it could be demonstrated that strand separation in S/MARs occurs in vitro and in vivo and regions of single strandness corelate with destabilization in the SIDD-profile. Secundary structure can in some cases lead to a displacement of the occuring strand separation. Additionally studies of sensitivity to DNase I of the human IFNbeta domain in living cells showed that there are cutting sites of endogenous nucleases and hypersenstive regions for exogenously applied DNase I. The last ones corelate again with destabilization in the SIDD- profile and gain additional topoisomerase II activity. With these results a new application possibility of the SIDD calculation arose. The prediction of DNase sensitive regions makes it possible to identify structural pattern of the DNA, that indicate regulatory importance. In a last experimental part clones for sequencing activities of the DHGP were characterized. On the basis of these data a physical map of the IFN gencluster on chromosom 9 was build up.

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Knopp, Angela: Studien zur Struktur von S/MARs am Beispiel einer genomischen Domäne aus dem humanen Interferon-Gencluster. 2001.

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