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Epigenetik und Zellgedächtnis
24.1.2021
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ERGENETIK 2 S DEFINITION a • Diese epigenetischen Modifikationen können durch Umwelt- einflusse entstehen: Methyllerung (Modification) von Basen weniger starke Bod neutralisierend Histone modifiziert durch spez. Enzyme : Acetyl-, (Euchr Euchro Methyl-, Phosphat-, Ubiquintiorest angelagert/ Hetero br Pou abgespaltet Informationsweitergabe GhAe Veränder von erblichen (trans- generational), genetischen Modifikationen der DNA shine mit Wirkung auf den Phänotyp ohne Veranderung der Nukleotid sequenz der DNA - ↓ 3. Histone der DNA werden methyliert, in dem ihre Acetylgruppe abgespalten wird (Kon densation) H₂ zusätzlich: 4. Austausch von manchen Histonen mit und Zellgedächtnis (Euchromatin) pos. Ladung der Histone vermindert - lockerer Gene silencing - Inaktivierung des X-Chromosoms →> zufällige Kondensation eines Chromosoms zum Barr-Körperchen DNA-Region XVC wird codiert XIST-RNA, welche den entsprechenden DNA-Abschnitt überzieht Stilllegung dieses Abschnitts (Kondensation) ↓ 2. Viele Cytosin basen in GC-Bereichen der DNA werden methyliert (mit- samt den Histonen), sodass der Bereich stark kondensiert →Methylierungsmuster entsteht 3 nicht methyliert CH3 3' AGC TTCG TCG AAGC s' DNA ist negativy Histone sind positiv Stilllegung eines gens durch Methylierungsmuster: - daver hafte Bindung von Methylgruppen (-1 an die DNA C Cytosin basen → siehe Abb. 1) DNA- Replikation methylierbes Cytosin € AGC TT CG TCG AAGC 1 nicht erkannt wegen fehlender Methy lase Nit₂ neven Histonen, an die ein Protein gebunden wird, welches die Anheftung von Transkriptionsfaktoren ver- hindert NO H Cytosin NH. (CH₂) DNA-Methyltransferase H2 N N O I Methylcytosin Abb überblick: Gene Silencing: • X-Chromosom inakol •RNA-Interferenz Weitergabe / dess Methyllelungs- musters durch Ergänzung + 5 3 Gene silencing durch RNA-Interferenz => Zellmechanismus bei dem durch kleine RNA-Molekule, small interferenced RNA (SIRNA), die mRNA unter Beteiligung von Enzymen (Dicer) zerlegt wird. und die Bildung des codierenden Proteins wird verhindert, Sodass keine Translation Stattfinden kann. • Taucht siRNA in der Zelle auf, wird die gesamte mRNA zerstört,...
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die komplementare Nukleotidsequenzen zur SiRNA besitzt vermutlicher Schutzmechanismus vor Fremd-DNA: Protein komplex * ELE&feature=youtu.be mint SIRNA OU EQUTT MRNA 4. Bindung des siRNA-Teilstrangs an mRNA genguere Enclarung: www.youtube.com/watch?v=ck-OGB1_ 4.Aufnahme der injizierten SiRNA in die Zelle 2. Bindung eines Protein- komplexes an die siRNA 3.Spaltung der siRNA in zwei Einzelstrange → 5. Abbau der mRNA Gene-Silencing durch Umwelteinflusse Z.B: Stress, bestimmte Nahrung, Botenstoffe können bestimmte Methylierungsmuster auslösen (vgl. Arbeitsverteilung Bienen, Stresseinfluss bei Häusen, Agout-Häuse), die sich auf den Phanotyp auswirken flexibel (kann verstärkt/ •Beispiel: durch Futter mit Methylierungsgruppendonatoren kann das Agouti-gen unterdrückt und methyliert werden, sodass Nach- kommen in geringerem Verhältnis Merkmale dieses Gens im Phänotyp zeigen (4.a. Krankheiten) → epigenetische Vererbung/Prägung geschwächt werden) S Zellgedächtnis (bei einer semikonservativen Replikation) -Inaktivierte DNA kann repliziert werden, of sodass während der Embryonalentwicklung das x-chromosom entkondensiert werden muss, aber: Kondensation wird zwar durch epigene bische Vorgange rückgängig gemacht, nicht aber die Information) die Methylierungsmuster entsprechen der Bereiche - - Nach der Replikation: methylierter Strang und nicht-methylierter (neusynthetischer) Strang in der Tochterzellen-DNA ↓ -Erhaltungsmethylasen (Enzyme) erkennen Methylierungsmuster des elterlichen Strangs und ergänzen es am anderen (sowie Veränderungen in den Histonen an Tochter-DNA übertragen werden) Informationen über stillzulegende DNA Abschnitte bleiben bei der Replikation aber alle Zellgenerationen erhalten