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Epigenetik


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Epigenetik übersetzt: "jenseits konventioneller Genetik"

Die Genetik behandelt Funktionen der DNA die eine direkte Folge ihrer Struktur sind. Dazu gehört ihre Organisation zu Genen regulatorischen Sequenzen und dazu gehören Veränderungen aufgrund Mutationen.

Die Epigenetik betrifft alle Vorgänge die sich ‘epi’ d h. jenseits dieser Grundprinzipien vollziehen und führen dass die in einem Gen festgelegte (kodierte) Information auch realisiert ( exprimiert ) wird. Ursprünglich verstand man darunter die eines bestimmten Merkmals ( Phänotyps ) des Individuums auf der Grundlage bestimmter

Im engeren Sinne beschäftigt sich die heute mit der Frage welches die Mechanismen die die stabile Veränderung der Regulation/Expression von bewirken und wie dieser Zustand von Zelle Zelle weitergegeben wird. Seit längerem kennt man Bezug zur DNA-Methylierung regulatorisch wichtiger Regionen bei Organismen. Diese Veränderung bestimmt ihrerseits die Struktur Chromatins in der unmittelbaren Umgebung eines Gens Anbindung an die Kernmatrix und damit seine Ablesbarkeit.

Neueren Datums ist die Erkenntnis dass Aktivierungszustand (und damit auch die DNA-Methylierung) ihrerseits Folge von Änderungen im “Histon-Code” sind. Histone sind die Zellkern proteine die wichtige Ordnungsprinzipien der DNA-Verpackung ermöglichen. Acht dieser Proteine Typen) formen einen “Nucleosomenkern” (́core particlé) der DNA-Faden quasi als Spule in zwei Windungen Ein humanes Genom wird durch etwa 25 derartiger Nucleosomen “komprimiert” allerdings in unterschiedlichem Ausmaß: den klassisch als “Euchromatin” bezeichneten aktiven Regionen gegenüber dem inaktiven “Heterochromatin” eine lockere Packung diese Regionen sind besser zugänglich.

Der Verpackungsgrad und damit die Regulation seinerseits als Folge von Histon-Modifikationen eben des Histon-Codes zu sehen durch den das Information spotential des genetischen Codes enorm erweitert wird. Histon-Modifikationen sind die (p) von Serin -Resten die Acetylierung (ac) von Lysin -Resten sowie deren Mono- bis Trimethylierung (me1-3) die Methylierung von Arginin resten. Dazu kommen andere komplexere Modifikationen (Ubiquitinylierung Im Zusammenspiel zwischen der Art und dem der Modifikation erweitert sich das regulatorische Potential Genoms immens. Die letzten Jahre haben zu Verständnis dieser Grundprinzipien geführt jedoch ist das Bild das nachfolgend tabellarisch dargestellt werden soll noch nicht komplett.

Tabelle 1: Histon-Code der Histone H3 und (zwangsläufig unvollständig). ac Acetylierung; me Methylierung; Phosphorylierung; HP1: Heterochromatin-spezifisches Protein; PcG Polycomb Group Esa1: Acetyltransferase ein aktivierendes Enzym. Wo ́+́-Symbole sind hängt der Effekt von der Kombinatorik Modifikationen ab. ́u.u.́ und umgekehrt.

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