Epigenetik Flashcards
Warum wird die Epigenetik als 2. Code bezeichnet & wie ist dieser unterschiedlich zum 1. Code?
- Definition Epigenetik:
- Durch Umwelteinflüsse & Erfahrungen induzierte molekulare Veränderungen an der DNA oder an Proteinen, die den Aktivitätszustand der Gene beeinflussen, ohne die darin enthaltenen Informationen zu verändern.
- -> Modifikationen des Erbguts, die das Ablesen der hinterlegten Erbinformationen betreffen**
- Code: genetischer Code/Genom -> vererbt, nicht veränderbar
- Code: epigenetischer Code/Epigenom -> verändert -> wir können unser eigenes Erbgut somit steuern
Welche epigenetische chemischen Markierungen gibt es und was bestimmen sie?
- Epigenetische chemische Markierungen bestimmen die Verpackungsdichte des Chromatins: der geordnet geknäulten Verpackungsform aus Histonproteinen und darum gewickelter DNA, in der unser Erbgut im Zellkern vorliegt. Die Modifizierungen bilden dabei Markierungsmuster, die ein Gen aktivieren oder stilllegen, wobei die im Gen enthaltenen Informationen stets unverändert bleiben.
- DNA-Methylierung: Methylgruppen (-Ch3) hängen sich an Base Cytosin der DNA an → verhindern Transkription → RNA-Polymerase kann Basenabfolge des Leitstrangs nicht mehr ablesen → Gen ausgeschaltet
- Histon-Acetylierung: Acetylgruppen binden an Histone → Chromatinstruktur destabilisiert → Transkriptionsfaktoren & Polymerasen können an bestimmte Gene binden → Genexpression möglich
Wie beeinflusst die Nahrung die Entwicklung von Agouti Mäusen?
Agouti Mäuse
* Agouti Mäuse sind gelb, dick und kränklich
* Sie besitzen ein Gen (Avy Gen – agouti viable yellow), das ihr Fell gelb statt braun färbt, das Sättigungszentrum hemmt und sie anfällig für Krebs und Diabetes macht.
* Forscher verabreichten trächtigen Weibchen ein Spezialfutter, reich an Folsäure, Vitamin B12 und Cholin.
* Die Nachkommen hatten zum großen Teil dunkles Fell, waren schlank und blieben gesund.
* Die Jungtiere derjenigen Mäuse, die normales Futter erhalten hatten, waren dagegen wie ihre Mütter gelb, dick und krankheitsanfällig.
* Wenn das Avy Gen keine oder nur wenig Methylierung aufweist, dann ist es in allen Zellen aktiv .
* Die Maus ist dann gelb, leidet unter Fettleibigkeit, Diabetes und Krebs
* Aber wenn Avy stark methyliert ist, schaltet es sich im gesamten Körper aus.
* Die Maus hat eine braune Farbe und ist gesund!
Wie beeinflussen psychische Belastungen unsere Epigenetik?
Resilienz, Telomere
Individuelle Unterschiede in der Resilienz könnten epigenetisch bedingt sein. Hierbei sind nicht die Gene selbst verändert, sondern ihre Aktivität. Stress kann wiederum epigenetische Veränderungen auslösen.
* Damit wirken Umweltfaktoren auch indirekt auf das Erbgut. -> Weitergabe an nächste Generation?
Stress
- Resilienz = psychische Widerstandskraft
- Traumatische Belastungsstörung: wenn best. Gen inaktiv (FKPB5) -> Steuerung des Stresshormons Cortisol versagt -> keine angemessene Reaktion auf Stress, Ausbildung einer Belastungsstörung
Kindheitstraumata
* Wer in jungen Jahren Gewalt & Misshandlungen ausgesetzt war, wird auch als Erwachsener Stress schlechter verkraften.
* Gene in Neuronen des Hippocampus bes. stark methyliert, wenn die Betroffenen in ihrer Kindheit Traumatisches erlebt und sich später das Leben genommen hatten.
- Telomere schützen Enden Chromosomen vor Abbau bei Zellteilung
- Enzym Telomerase sorgt, dass sie intakt bleiben
- psychische Belastung vermindert Aktivität dieses Enzym, wodurch sich Telomere mit Zeit verkürzen & Altern beschleunigen
Angst im Genom
Beeinflussen traumatische Ereignisse wie Kriege wirklich unsere Gene?
Bsp, Erklärungen
Holländische Mütter“
- Hungersnot in den Niederlanden im Winter 1944/45 → Tagesrationen zeitweise 400kal
- Kinder waren deutlich kleiner
- später hohes Risiko für Übergewicht, Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, sowie neuropsychiatrische Störungen (Schizophrenie)
- Mangelernährung führte zu Veränderungen im Methylierungsmuster
2 verschiedene Erklärungen:
- Methylgruppen durch das Defizit an essenziellen Nährstoffen verloren gegangen
oder
- Hunger hat epigenetische Schalter umgelegt und den Stoffwechsel auf Notfall geschaltet
Ursache:
- veränderte DNA-Methylierung des Insulin-Wachstumsfaktor 2 (IGF2), der wichtig für kognitive Funktionen ist und bei Angststörungen eine wesentliche Rolle spielt;
neuer Therapieansatz: Gabe von HDAC-Inhibitoren
Interpretiere “Man ist, was man isst”
Grüner Tee & Bienen
Epigenetisch wirkende, chemische Gruppen durch Umwelteinflüsse mobilisiert
Grüner Tee
- gesund → schützt vor Krebs
- v.a bei älteren Menschen Gen deaktiviert, das für krebshemmendes Protein codiert
- beim Aufbrühen → Gerbstoff Catechin löst sich & aktiviert Gen für dieses spezielles Protein
Biene oder Königin:
- Larven sind genetisch ident
- Zukünftige Arbeiterinnen werden ab der 2. Woche mit Honig und Pollen gefüttert → Honig-Pollen-Brei enthält viele Methylgruppen
- Gene, die für Ausbildung der Fortpflanzungsorgane wichtig sind, werden bei Arbeiterinnen stark methyliert und somit inaktiviert
- Zukünftige Königinnen bekommen immer Gelee Royal (Kopfdrüsensekret der Ammenbiene) → enthält Fettsäure, welches das deaktivierte Gen wieder aktiviert
X- Chromosom Inaktivierung
- 1 X-Chromoson wird inaktiviert (Barr-Körperchen)
- in 1 der beiden X-Chr. weiblicher Säugetiere sind nahezu alle in Promotoren liegende CpG-Inseln schwer mit Methylgruppen beladen → wird bereits in frühen Embryonalentwicklung stillgelegt
- einzelne Zellen → nicht genetisch ident, sondern tragen verschiedene Allele → alle weiblichen Säugetiere → natürliche Zellmosaike
- vgl. Glückskatzen
Non-coding RNA
- kurze ******mikro-RNAs:****** entstehen durch Spaltung längerer Vorläufermoleküle
- können Aktivität von Genen beeinflussen, indem sie an mRNAs heften, die Abschnitt mit komplementärer Sequenz enthalten → diesewerden ********abgebaut/blockiert********
Schwedische Männer“ - Spermasignaturen
- Die Enkel von Männern, die vor ihrer Pubertät eine Hungersnot durchlebt hatten, litten nicht so häufig an Herzerkrankungen oder Diabetes, wie die Enkel von Männern, die reichlich zu essen hatten.
- Kinder von Vätern, die noch vor dem elften Lebensjahr mit dem Rauchen begonnen hatten, zeigten durchschnittlich einen höheren BMI.
- Spermasignaturen „es gibt einen nahrungsinduzierten, durch Spermien weitergegebenen transgenerationalen Effekt.“ Pembrey
