epigenetik: von der genomforschung zur epigenomforschung

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Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

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Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung. 4362. 4355. Exploring the hierarchy of epigenetic mechanisms. Chromosome territories, chromatin fibers and domains, interchromatin compartment, topology of active and silent genes. Histone modifications and chromatin remodelling. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

Epigenetik:

Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

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4362

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4355

Page 6: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

Horn and Peterson, 2002

Exploring the hierarchy of epigenetic mechanisms

DNA methylation

Histone modificationsand chromatin

remodelling

Chromosome territories,chromatin fibers and domains,

interchromatin compartment,topology of active and silent genes

Page 7: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

2050

Page 8: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

0777

Metaphasechromomen aus einer diploiden, menschlichen Zelle in der Mitose

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2531

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2531

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733

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2520

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Page 14: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH)2. Herstellung der DNA-Sonde 1. Herstellung von Metaphase-Präparaten aus

Vollblutkulturen

3. Denaturierung der Sonden- und Ziel-DNA

4. Hybridisierung der Sonde an die komplementären Ziel-DNA Sequenzen; bei indirekter Markierung anschließende Immunodetektion

Markieren der Sonde mit Reportermolekülen (Biotin, etc.) bzw. Fluoreszenzfarbstoffen

Ziel-DNA Sonden

Ziel-DNA

Sonde

5. Visualisierung der Fluoreszenz-signale

Page 15: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

3D map of chromosome territory arrangements in

postmitotic human fibroblast cell nuclei (G0)

“true color“ image (RGB)

classification(M-FISH 3D-program)

24 color painting of all chromosome territories in male

diploid human fibroblast nucleus

Bolzer et al, 2005

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2192

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Page 22: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

the DNA sequence levelthe textbook story

• linear array of sequence elements– transcription units– promoters, enhancers,

silencers• sequences guide the

machineries for transcription

Page 23: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

X

X

AACGAGATCGTTCGAA

AACGAGATCGTTCGAA

mm

Heinrich Leonhardt

Page 24: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

DNA Methylierung

Heinrich Leonhardt

Page 25: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

Heinrich Leonhardt

Page 26: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

de novo methylation

Heinrich Leonhardt

Page 27: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

Transcriptional repression through DNA methylation

Heinrich Leonhardt

Page 28: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

the chromatin level

histone modifications• methylation,

acetylation, phosphorylation, ubiquitinylation

chromatin remodelling• ATP-dependent

shiftingof nucleosomes

Page 29: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

K= Lysin, R= Arginin, S= Serin,

Modification sites at the N-termini of histone tails

Modifications above an amino acid are linked to transcriptionally active chromatinModifications below an amino acid are linked to transcriptionally inactive chromatin

Note that methylation can exist in a mono-, di- or trimethylated state

Page 30: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

Mono-methyl H3-K9 Transcriptionally active (eu)chromatin

Mono-methyl H4-K20 Unknown (active chromatin?)

Tri-methyl H3-K27 Facultative Heterochromatin

Tri-methyl H3-K9Tri-methyl H4-K20

Transcriptionally repressed and Constitutive (hetero)chromatin

Acetyl-H4-K8 Transcriptionally active (eu)chromatin

H3/H4-multi-methyl lysine (MML) sites

Currently used antibodies against histone modification sites

Mostly repressed chromatin

Page 31: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

Histone Acetylation Enzymes

HDAC(HistoneDeACetylase)

HAT (HistoneAcetyl-

Transferase)

Acetyl-CoA

CoA

O

N

CC C

CC

CN

O

CCUncharged

Acetyl-Lysinein histone

O

N

CC C

C

CC

N+

OO

OP

O

-

Lysinein histone:

DNAcell membrane

[3H]-Ac

O

CC

O-

Jakob [email protected]

Page 32: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung

Function of Histone Acetylation

30 nm11 nm

HIGH in histone H1 Often low in histone H1

acetylatedhistone tail

+chargedhistone

tail

Jakob [email protected]

Page 33: Epigenetik: Von der Genomforschung zur Epigenomforschung