Dynamic Simulation of active/inactive Chromatin Domains (Dynamische Simulation aktiver/inaktiver Chromatindomänen)

• Applicant: Dr. Gregor Kreth
• Subject Area: Biophysics
• Term: from 2003 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5392240

Die im Rahmen dieses Schwerpunktes angestrebten Untersuchungen zur Struktur und Dynamik aktiver/inaktiver Chromatindomänen sollen durch das hier vorgeschlagene Biocomputing Projekt mithilfe von "Multi-Scale-Modelling" Verfahren methodisch unterstützt werden. Dazu soll das im Projekt (CR 60/19-1) dynamisierte Computermodell für Chromosomen auf großen Längenskalen dahingehend erweitert werden, daß die Struktur aktiver und inaktiver 1Mbp-Chromatindomänen durch Erweiterung der Modellparameter berücksichtigt wird. Dazu soll eine Verfeinerung der Parametrisierung auf 3 grundlegenden Ebenen erfolgen: auf der ersten Ebene wird die Reichweite der abstoßenden Wechselwirkungen für inaktive Chromatindomänen herabgesetzt, um die stärkere Kondensierung zu berücksichtigen. Im nächsten Schritt wird mithilfe des Ellipsoidalmodells eine Unterteilung der 1Mbp großen Domänen in weitere elastische "Gen"-Domänen modelliert. Im letzten Schritt wird eine Simulation der 1Mbp Domänen auf Ebene der Nukleosomenkette angestrebt. Zusammen mit der Gendichteabhängigen Modellierung ganzer Chromosomenterritorien im Zellkernvolumen ermöglicht dies experimentell testbare Voraussagen zur lokalen Mobilität von supramolekularen Komplexen und ihre Zugänglichkeit zu spezifischen Chromatindomänen/Subdomänen. Summary: The planned investigations in the DFG "Schwerpunkt" about the structure and dynamics of active/inactive chromatin domains can be supported methodologically by the present biocomputing project using "Multi-Scale-Modelling" methods. For this purpose the computer model for chromosomes on large scale dynamised in the biocomputing project (CR 60/19-1) will be extended to regard the structure of active and inactive 1Mbp-chromatin domains by extension of the model parameters. A refinement of the parameterisation will be performed on 3 basic levels: on the first level the range of the repulsive interactions for the inactive chromatin domains will be reduced to regard the higher condensation. In the next step a subdivision of the 1Mbp sized domains in further elastic "gene" domains will be modelled using the Ellipsoidal model. In the last step a simulation of the 1Mbp domains on the level of the nucleosome chain is aspired. Together with the gene density correlated modelling of whole chromosome territories in the nuclear volume, experimentally testable predictions for the mobility of supramolecular complexes and its accessibility to specific chromatin domains/subdomains will be possible.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1128: Optical Analysis of the Structure and Dynamics of Supra Molecular Biological Complexes
• Participating Person: Professor Dr. Dieter W. Heermann