Epigenetik (VL10)

Question 1

Was versteht man unter Epigenetik?

Answer 1

Definition Epigenetik

• Phänomene, bei denen mitotisch und/ oder meiotisch vererbbare Veränderungen der Genfunktion auftreten, die nicht durch Veränderungen in der DNA-Sequenz erklärt werden können

Question 2

Welches sind die wichtigsten epigenetischen Mechanismen?

Answer 2

Epigenetische Mechanismen

• DNA Methylierung
• Histon Modifikationen
• Aktivität nicht codierender RNA

Question 3

Was sind posttranslationale Modifikationen (PTMs)? Welche PTMs gibt es an Histonen?
Was ist ihre Wirkung auf Chromatinregulation?

Answer 3

• Die Entscheidung zur Aktivierung oder Stilllegung bestimmter chromosomaler Bereiche ist das Ergebnis des Gleichgewichts zwischen positiven und negativen Faktoren
  Heterochromatinfaktoren
• Modifikationen, besonders Methylierungen und Deacetylierungen an den Histonen ermöglichen die Ausbildung von Heterochromatin (stärker Kondensiert)
• An diesen Prozessen ist unter anderem das Protein des Suv39H1-Gens beteiligt (Histon-Methyltransferase)
• Ein weiterer suppressor of variegation ist das Heterochromatin-Bindungsprotein HP1; es bindet
  an lange Nukleosomenbereiche, in denen das Histon H3 an der Lysin-Position 9 (K9) methyliert ist, und treibt damit die Heterochromatinbildung weiter voran

Question 4

Welchen biologischen Effekt hat DNA-Cytosin-Methylierung in Eukaryoten?

Answer 4

Methylierung der DNA

• Mechanismus, der an bestimmten Berreichen der DNA an vielen eukaryotischen Promotoren zum Abschalten des jeweiligen Gens führt
• Die Methylierung des Promotors verhindert seine Erkennung durch Transkriptionsfaktoren und RNA-Polymerasen, denn stattdessen bindet an methylierte DNA ein anderes Protein, das Methylcytosin-bindende Protein (MeCP)

Question 5

Welche Enzyme machen DNA-Methylierung?

Answer 5

• Die Methylierung der DNA erfolgt durch eine Gruppe von Enzymen, die als DNA-Methyltransferasen (DNMTs) bezeichnet werden, an der Position 5 des Pyrimidinrings
• Das Produkt wird als 5-Methylcytosin bezeichnet

Question 6

Wie wird die Methylierung in der Zelle aus der DNA entfernt?

Answer 6

• Eine DNA wird in Abwesenheit von DNMT1 bei jeder Replikationsrunde passiv demethyliert, da keine neue Methylgruppe in die DNA eingefügt wird
• Durch Demethylasen erfolgt dagegen eine aktive Demethylierung
• Enzyme aus der TET-Familie sind in der Lage, die Methylgruppe zunächst zu dem entsprechenden Alkohol und später zu einem Aldehyd zu oxidieren