| Jahr | 2007 |
| Autor(en) | Evrim Ilden |
| Titel | Analyse der Chromatinfaserkonformation durch Monte Carlo Simulationen |
| KIP-Nummer | HD-KIP 07-09 |
| KIP-Gruppe(n) | F15 |
| Dokumentart | Diplomarbeit |
| Keywords (angezeigt) | simulation, chromatin fiber, fiber conformation, molecular biophysics |
| Abstract (de) | Analyse der Chromatinfaserkonformation durch Monte Carlo Simulationen: Im Zellkern von Eukaryoten wird die DNA durch Histon-Proteine in eine Kette von Nukleosomen gepackt, in denen 146 oder 147 Basenpaare von DNA um Histon-Oktamer Proteinkerne gewickelt sind. Diese einer Perlenkette ähnliche Struktur assoziiert unter physiologischen Bedingungen in eine kondensierte Chromatinfaser mit einem Durchmesser von 30 nm. Der Effekt der DNA-Nukleosomen-Geometrie auf die Konformation dieser Chromatinfaser wurde mit Monte-Carlo-Simulationen unter Verwendung des Metropolis-Algorithmus untersucht. Ein bereits entwickeltes „zwei-Winkel-Modell“ für die Konformation der DNA am Nukleosom wurde verwendet, um den Effekt der Nukleosomen-Geometrie auf die Organisation der Faser bei physiologischer Ionenstärke zu untersuchen. Eine Reihe von Fasern mit je 100 Nukleosomen wurde erstellt, bei denen zwei zentrale Parameter, der DNA Eintritts-Austrittswinkel und die Länge der Verbindungs-DNA systematisch variiert wurden. Es konnte gezeigt werden, dass kleine Änderungen der Winkel, die den DNA-Pfad bestimmen, zu überraschend grossen Änderungen von einer kompakten Faserkonformation mit hoher Massenbelegungsdichte zu einer ausgedehnten Konformation führen. Dieser Übergang könnte mit der Bildung von Zuständen zusammenhängen, bei denen der Zugang der DNA für biologische Prozesse erleichtert wird. |
| Abstract (en) | Analysis of the chromatin fiber conformation by Monte Carlo simulations: In the cell nucleus of eukaryotes the DNA is packaged by histone proteins into a chain of nucleosomes, in which 146 or 147 base pairs of DNA are wrapped around octameric histone protein cores. This “beads on a string” like structure associates under physiological conditions into a condensed chromatin fiber with a diameter of about 30 nm. The effect of the DNA-nucleosome geometry on the conformation of these chromatin fibers was studied by Monte Carlo simulations using the Metropolis algorithm. A previously developed “two angle” model for the conformation of the DNA at the nucleosome was used to explore the effect of the nucleosome geometry on the organization of the chromatin fiber at physiological ionic strength. A series of fibers with 100 nucleosomes were created for which two of the central parameters, the DNA entry-exit angle and the linker DNA length, were systematically varied. It is shown that small changes in the angles that determine the DNA paths lead to surprisingly large changes from a compacted fiber conformation with high mass density into an extended conformation. This transition might be related to the formation of a state where access to the DNA is facilitated for biological processes. |
| Datei | Diplomarbeit |
