Womit beschäftigt sich die Epigenetik?
- regulatorische Mechanismen, welche das in DNA kodierte Informationspot. erheblich erweitern können
- epigenetische Vererbung, d. h. Weitergabe von Eigenscahften auf Nachkommen welche nicht auf DNA Sequenz beruhen, sondern vererbbaren Veränderung der Genregulation u . Expression
- > stehen über Genom
Was ist der Unterschied zwischen Genetik und Epigenetik bei der Zelldifferenzierung?
Genetik:
nur instabile regulatorische Signale
Epigenetik:
stabile regulatorische Signale
Unterschied Genetik und Epigenetik in Bezug auf Zellteilung?
Genetik:
Regulatorische Signale werden gelöscht: nur Weitergabe von Informationen über DNA
Epigenetik:
Regulatorische Signale bleiben erhalten und werden weiter gegeben –> Epigenom
Zwischen was ist die Epigenetik das Bindeglied?
Zwischen Umwelteinflüssen und Genen
Was ist ein Phänotyp?
Das Gesamterscheinungsbild eines Organismus in der Genetik, welches epigenetische Faktoren mit Einbezieht und über die reine Morphologie hinaus geht.
Was bewirkt die unterschiedliche Entwicklung von eineiigen Zwillingen ?
epigenetisch Faktoren
Welche Mechanismen können die Expression eines Gens epigenetisch beeinflussen?
- ) Chemische Modifikation der DNA (Methylierung)
- ) Chemische Modifikation der Histonproteine (Acetylierung, Methylierung, Phosphorylierung)
- ) miRNA
- ) Positionseffekt
Wie funktioniert die chemische Modifikation der DNA?
Methylierung der Cytosine
5 - Met - Cytosin
verändert Bindungsfähigkeit von Transkriptionsfaktoren durch Konformationsveränderung der DNA
durch DNA-Methyl-Transferasen
hauptsächlich auf Basentriplett CpG (Cytosin Phosphat Guanin)
–> Hotspots für Mutationen
Bereiche der DNA Methylierung?
viele Schlüsselfunktionen des Genoms
- Expression nicht imprintierter Gene
- Imprinting von Genen
- X - Chr. - Inaktivierung
- Erhaltung Genomstabilität
- Organisation Chromatinstruktur
- Stammzellenentwicklung
- Entstehung von Krebs
Bedeutung der DNA Methylierung
Gen-Silencing
Transkriptionsfaktor kann nicht an methylierten Promotor binden!
Wie funktioniert die Modifikation an Histonen?
Möglichkeiten?
- Acetylierung/ Deacetylierung (LYS) -> “Genaktivierung” -Transkription wird verstärkt
- Methylierung - (LYS und ARG) -> Hemmung Transkription
- Phosphorylierung (SER)
- Veränderung Bindungsfähigkeit von Transkriptionsfaktoren
- Änderung Konformation
Was macht die mikroRNA bei der Modifizierung der Gene?
bindet an komplementäre Region der mRNA
- ) hemmt Translation der mRNA
- ) mRNA-Abbau
Was ist der genetische Code und was der epigenetische-Code?
genetischer Code:
DNA-Sequenz
epigenetischer Code:
Histon-Code + DNA-Methylierung
Was bedeutet genomisches Imprinting?
Wenn nur ein Allel (väterlich od. mütterlich) aktiv ist, das andere jedoch “ausgeschaltet” ist
- ca. 100 Gene von denen nur eine der beiden Kopien in Abhängig von elterlichen Herkunft aktiv
- schon vor vor Fusion der elterlichen Genome in männlicher und weibl. Keimbahn markiert
- **Markierung bleibt in Zygote und über folgende Zellteilungen erhalten -> erblich
- ** elternspez. Allelmarkierung bie Prod. der Gameten gelöscht und allelspez. neu gesetzt
Welche zwei Hauptarten von Methylierungen werden unterschieden?
1.) Methylierung urspr. während der Keimbahnproduktion
Oozyten und Spermien
wird in Zygote und während späterer Zellteilungen aufrecht erhalten
2.) de novo Methylierung in Postimplantationsphase der Embryonalentwicklung -> Stadien- und Gewebespezifisch
Wie vererbt sich das Imprinting?
- zunächst vollst. Demythilierung der DNA in früher Reifung der Geschlechtszellen
- in Oogenese od. Spermatogenese wieder neu methyliert
Sind das mütterliche und väterliche Imprinting equivalent?
Nein.
Mütterliche Gene: Wachstumshemmung
Väterliche Gene: Wachstumsförderung
Was sind die Ursachen des Prader Willi Syndroms?
Väterliches Chromosom 15 falsch imprintiert
od. mütterliche UPD
oder väterliches Allel deletiert
Was sind die Ursachen des Prader Angelmann Syndroms?
- mütterliches Chromosom 15 ist falsch imprintiert
- oder väterliche UPD
- od mütterliches Allel deletiert
Was heißt es, dass Imprinting metastabil ist?
Folge?
LOI= Loss of Imprinting
Verlust des ursprünglichen Methylierungsmusters
- schlechtes Imprinting Tumorsupressorgene -> Krebs
- schlechtes Imprinting der Onkogene –> Krebs
Ist das Umsetzen der Zellkerne für das Imprinting ungefährlich?
Nein. Durch Klonen und In Vitro Fertilization können Krankheiten entstehen!
Nennen Sie drei Krankheiten durch fehlerhaftes genomiales Imprinting!
- Prader Willi / Angelmann Syndrom - 15q
- Wilms-Turmor -11p Tumor der Niere
- Beckwith-Wiedemann Syndrom -> Gigantismus der Zunge
Welche zwei Arten von epigenetischen Veränderungen wird unterschieden?
Epigenetische Variationen in einer Generation:
Somatische Veränderungen -> Umgebungsindiziert, zufällig
in einer Generation
Transgenerationsepigenetische Vererbung:
Epimutation der Keimzelle
Veränderungen in der Keimbahn
Was bedeutet X-Inaktivierung?
X-Chromosom wird ganz oder teilweise stillgelegt
z. B. bei Säugetieren od. Menschen
jede Frau hat ein X-inaktiviert -> funktionelle Mosaike
Wann und wo findet die X-Inaktivierung statt?
im Blastozytenstadium (12.-16. Entwicklungstag) im Menschen
- in allen Zellen des Embryos u. der Placenta
Wie findet die X-Inaktivierung statt?
- Zufällige Inaktivierung von paternalen und maternalen X.-Chrom. im Embryo
- Paternales X in Placenta inaktiviert
- embryonal festgelegte X-Inaktivierung bleibt zeitlebens bestehen und wird bei Zellteilung weitergegeben
- > Mosaik an Zellen in denen jeweils ein anderes X-Chromosom aktiv -> Mosaizismus (Frauen)
Molekulare Mechanismen der X-Inaktivierung?
X-Inactivation-Center (XIC)
multifunktionelle Genreion auf X-Chromosom
XIST-Gen
Gen aus XIC-Region das an späteren X inakt. Chr. aktiv ist und dessen RNA-Prod. bedeckt
–> für X Inaktivierung der Frauen verantwortlich
inakt. X Chr. entspricht fakultativem Heterochromatin
Ist das XIST Gen DNA oder RNA?
RNA
Beschreibung des XIST Gens?
- 17 kB lang
- kein open reading frame
- wird nicht translatiert
- uncharakt., heterochromatisierender Proteinkomplex wird akt.
Folge der weiblichen X-Inaktivierung für AD und AR Krankheiten?
bei dominantem Erbgang
sollten Heterozygoten 100 % krank sein, variiert aber von Anzahl X Chr. enthaltenden Zellen
bei rezessivem Erbgang
sollten Heterozygoten 100 % gesund sein hängt von % inaktivem gesunden X. Chrom. ab
Welche Regel wird durch die XIST-Gene außer Kraft gesetzt?
Die Mendelsche Vererbungsregel
Wie lassen sich inaktive X-Chr. nachweisen?
Interphasenkern als Barr-Körperchen
Trommelschläger Chromosom in neutrophilen Granulozyten sichtbar -> fak. Heterochr.