Epigenetik

Zuletzt aktualisiert am: 25.12.2016

Autor: Prof. Dr. med. Peter Altmeyer

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Definition

Als epigenetisch (griechisch: nach, hinterher, um/herum, zusätzlich) werden alle Prozesse in einer Zelle bezeichnet, die als "zusätzlich" zu den Vorgängen der Genetik gelten. In Abgrenzung zu dem Begriff "Genregulation" definiert die Epigenetik alle meiotisch und mitotisch vererbbaren Veränderungen in der Genexpression, die nicht in der DNA-Sequenz selbst kodiert sind, also nicht auf Mutation beruhen.

Die epigenetische Regulation umfasst die Markierung von DNA-Abschnitten mittels Methylierung, Histonmodifikationen sowie nicht kodierenden mikro-RNA (miRNA). Hierbei ist die DNA-Methylierung der bisher am besten untersuchte epigenetische Mechanismus. 

Während genetische Prozesse viele Generationen benötigen um sich zu etablieren, kann sich die das Epigenom auf Umweltreize rasch verändern. Diese Veränderungen können an die nächste Generation weitergeben werden.

Allgemeine Information

Beispielhaft werden mit dem Ausdruck "Epigenese" alle graduellen Prozesse der embryonalen Morphogenese von Organen belegt. Diese beruhen auf epigenetischen Prozessen bei der Zellteilung der Vorläuferzellen, der Zelldifferenzierung (s.u. Mosaik, kutanes).

Zu den epigenetischen Prozessen zählt man u.a.:

  • Paramutation
  • Bookmarking
  • Imprinting
  • Gen-Silencing
  • X-Inaktivierung
  • Positionseffekte
  • maternale Effekte
  • den Prozess der Karzinogenese (s.a. Onkogenese)
  • viele Effekte von teratogenen Substanzen.

Epigenetik und weitere Medikamente: Teilweise wird  die Ansicht vertreten, dass zahlreiche Medikamente epigenetische Auswirkungen haben. Bekannt ist dies von best. Psychopharmaka wie  Fluoxetin, auch von Morphinen.  Einige dieser Genausdruck-Anpassungen sind das Resultat einer veränderten DNA-Struktur, verursacht durch Chromatin-Umformungen: epigenetischer Modifikation von Histonen und Gen-Silencing durch DNA-Methylierung auf Grund verstärkter Ausprägung versch. Methyl- bindender Proteine (z.B. MeCP2 und MBD1; MeCP2 = methyl-CP-Bindungsprotein 2) ist für die normale Funktion von reifen Nervenzellen wichtig und gehört zu einer Gruppe von Kernproteinen).

Epigenetische Fehlsteuerungen sind bedeutend für die Entstehung immunologischer (untersucht u.a. bei systemischem Lupus erythematodes, atopischem Ekzem) und versch. neurologischer Erkrankungen. Bestimmte DNA-Methylierungsmuster sind bsplw. charakteristisch für Gene die Il-4- imd IL-5-Rezeptoren kodieren, die für allergische Prozesse eine Rolle spielen. Unterschiede im Methylierungsmuster sind etwa bei Patienten mit atopischem Ekzem und atopischem Asthma gegenüber der nicht-atopischen Bevölkerung nachweisbar.

Grundsätzlich bedeutend (auch therapeutisch interessant) ist ihre Reversibilität und Manipulierbarkeit (z.B. bei der Immuntherapie der Erdnussallergie).    

Literatur
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  1. Guo Y et al.(2014) Epigenetics in the treatment of systemic lupus erythematosus: potential clinical 
    application. Clin Immunol 155:79-90.
  2. Kabesch M (2014) Epigenetics in asthma and allergy. Curr Opin Allergy Clin Immunol 14:62-68. 
     
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