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14.10: Epigenetische Regulation
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Epigenetic Regulation
 
PROTOKOLLE

14.10: Epigenetische Regulation

Epigenetische Mechanismen spielen eine wesentliche Rolle für eine gesunde Entwicklung. Umgekehrt sind genau regulierte epigenetische Mechanismen in Krankheiten wie Krebs beeinträchtigt.

Weibliche Säugetiere haben meistens zwei X-Chromosomen (XX), während männliche ein X- und ein Y-Chromosom (XY) besitzen. Das X-Chromosom enthält deutlich mehr Gene als das Y-Chromosom. Um eine exzessive Genexpression von den X-Chromosomen bei weiblichen Säugetieren zu verhindern, wird daher eines der beiden X-Chromosome zufällig in der frühen Entwicklung stillgelegt. Dieser Prozess wird X-Chromosom-Inaktivierung genannt und ist durch DNA-Methylierung reguliert. Wissenschaftler fanden, dass die Promotoren der Gene auf dem inaktiven X-Chromosom mehr methyliert sind als die des aktiven Gegenstücks. Die DNA-Methylierung verhindert die Bindung der Transkriptionsmaschinerie an den Promotor und blockiert damit die Transkription.

Eine abnormale DNA-Methylierung spielt eine große Rolle bei Krebs. Die Promotorregion der meisten Gene enthält Abschnitte von Cytosin -und Guanin-Nukleotiden, die durch eine Phosphatgruppe verbunden sind. Diese Regionen werden als CpG-Inseln bezeichnet. In gesunden Zellen sind die CpG-Inseln nicht methyliert. In Krebszellen hingegen werden die CpG-Inseln in den Promotoren von Tumorsuppressoren oder Zellzyklusregulatoren übermäßig methyliert. Diese Methylierung schaltet die Expression dieser Gene aus, so dass sich die Krebszellen schnell und unkontrolliert teilen können.


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Epigenetic Regulation Gene Expression Inherited Changes Genetic Sequence Environmental Factors DNA Methylation Histone Modification RNA-based Processes Regulatory Proteins Transcription Factors Chromatin Structure Micro-RNAs Small Interfering RNAs Messenger RNA Phenotypic Changes Healthy Development

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