Genregulation und Epigenetik
Die Genregulation bestimmt, welche Gene in einer Zelle aktiv oder inaktiv sind. Obwohl alle Zellen die gleichen Gene besitzen, werden diese unterschiedlich abgelesen. Epigenetik spielt dabei eine entscheidende Rolle, indem sie bestimmt, welche Gene ein- und ausgeschaltet werden.
Definition: Epigenetik umfasst alle Veränderungen der Genexpression, die nicht auf Veränderungen der DNA-Sequenz beruhen.
Epigenetische Merkmale werden zusätzlich zu den genetischen Merkmalen vererbt und bilden das Epigenom. Diese Veränderungen an der DNA und dem Chromatin werden von Enzymen durchgeführt und an die nächste Zellgeneration weitergegeben.
Highlight: Die Epigenetik fungiert als eine Art Gedächtnis und ist unabdingbar für die Koordination von Zellspezialisierungen.
Zwei wichtige epigenetische Mechanismen sind die DNA-Methylierung und die Modifikation von Histonen:
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DNA-Methylierung:
- Enzyme (Methylasen) fügen Methylgruppen an DNA-Basen an
- Methylierte DNA kann nicht gut abgelesen werden
- Kann zur Stillegung eines Gens führen
- Ist umkehrbar durch Demethylasen
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Histonmodifikation:
- Chromatin besteht aus DNA, die um Histone gewickelt ist
- Acetylgruppen an Histonen lockern die DNA-Verpackung
- Gene werden zugänglich für regulative Proteine
Beispiel: Eineiige Zwillinge haben das gleiche Erbgut, entwickeln sich aber zu unterschiedlichen Individuen aufgrund epigenetischer Veränderungen.
Epigenetische Veränderungen können durch Umwelteinflüsse entstehen und sogar vererbt werden. Ein bekanntes Beispiel ist der Hungerwinter 1944/45, bei dem die Lebensbedingungen der Großeltern das Erbgut der Enkel beeinflussten, ohne die DNA-Sequenz zu verändern.
