Epigenetik

Epigenetik

Epigenetik befasst sich mit dem Phänotyp, die auf Tochterzellen vererbt werden und nicht im Genotyp definiert sind. Die Veränderungen an den Genen erfolgen hierbei durch Beeinflussung der Aktivität der Genexpression der Proteine. Die DNA-Sequenz wird nicht verändert. 

Genomisches Imprinting

Männliche und weibliche Genome unterscheiden sich nicht nur auf der Ebene der Chromosomen, sondern auch auf der Ebene der Epigenetik. Die Expression von Genen kann davon abhängen, von welchen Elternteil das vererbte Allel stammt. Dabei handelt es sich um eine klassische epigenetische Regulierung, da keine Veränderung der Basensequenz erfolgt. Diese epigenetische Modifizierung kann während der Keimzellenentwicklung erfolgen. Es ist davon abhängig, ob die Allele über das Spermium oder die Eizelle in die reifende Zygote gelangt sind. 

DNA-Methylierung

An die DNA können Methylgruppen angebaut werden. Diese Anlagerung wird durch DNA-Methyltransferasen katalysiert. Sie kann allerdings auch mit der Demethylase rückgängig gemacht werden. Die Methylgruppen werden immer an Cytosinreste angehängt, die sich neben einem Guanin befinden. Regionen, in denen das oft auftritt, nennt man CpG-Inseln. Dieses Methylierungsmuster ist erblich. Bei einer Replikation besitzt nur noch ein Strang das Methylierungsmuster. Das Enzym Maintence-Methylase sorgt dafür, dass der neue Tochterstrang entsprechend methyliert wird. 

Die DNA-Methylierung ist ein Transkriptionsfaktor. In Regionen mit starker Methylierung sammeln sich Proteine an, die dafür sorgen, dass die Gene inaktiviert werden. 

Histon-Acetylierung

Die DNA ist in Form von Histonen zu Nucleosomen verpackt. Mehrere Nucleosomen bilden ein Chromosom. DNA, die in Histonen verpackt ist, steht nicht für die Genexpression zur Verfügung. Sie ist also inaktiv. 

An aktiv transkribierten Genen gibt es einen höheren Grad der Histon-Acetylierung als bei inaktiven Genen. Histonproteine besitzen positiv geladene Lysinreste. Wenn an diesen Lysinresten eine Acetylierung vorgenommen wird, ändert sich die Ladung. DNA ist durch die Phosphatgruppen stark negativ geladen. Die Bindung zwischen Histon und DNA wird also schwächer. Die DNA liegt freier vor und kann leichter abgelesen werden. Die Reaktion wird durch die Histon-Acetylase katalysiert. Hierbei handelt es sich auch um einen Transkriptionsfaktor

Weiterführende Literatur

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