Epigenetik
Epigenetische Mechanismen
Das Gebiet der Epigenetik ist zu einem wichtigen Schwerpunkt für Wissenschaftler geworden, die sich mit Krebs, neurodegenerativen Erkrankungen und Suchtforschung beschäftigen. Epigenetische Mechanismen beinhalten eine vorübergehende Aktivierung oder Unterdrückung der Genexpression. Interessanterweise können diese Veränderungen von Generation zu Generation weitergegeben werden, auch wenn sie die DNA-Sequenz nicht dauerhaft verändern. Die drei wichtigsten Mechanismen der Epigenetik sind die DNA-Methylierung, die Histonmodifikation und die RNA-Regulierung.
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DNA-Methylierung
Die DNA-Methylierung ist der bekannteste Mechanismus der Epigenetik. In der Regel ist daran ein Methyltransferase-Enzym beteiligt, das an der fünften Position von Cytosin (C5) eine Methylgruppe anfügt. Diese Addition erfolgt hauptsächlich an Cytosin-Phosphat-Guanin-Dinukleotiden (CpG). Es kommt jedoch auch eine Nicht-CpG-Methylierung vor. Die Analyse der DNA-Methylierung wird häufig durchgeführt, um die Genexpression zu verstehen. Beispiele für diese Art der Analyse sind die Quantifizierung der Methylierung durch Verdauung der DNA mit anschließender Analyse mittels HPLC, Massenspektrometrie oder Natriumbisulfat-Umwandlung und anschließender PCR-Sequenzierung und -Analyse.
Histonmodifikation
Histonmodifikation ist ein weiterer klassischer epigenetischer Mechanismus. Er umfasst verschiedene Arten der Veränderung von Histonen durch Acetylierung, Methylierung, Phosphorylierung und andere Mechanismen, die die Genexpression beeinflussen. Histone sind Proteine, die zusammen mit der DNA die Nukleosomen bilden. Bündel von Nukleosomen bilden das Chromatin, aus dem die Chromosomen bestehen. Im Allgemeinen finden die Histonmodifikationen an den N-terminalen Histonschwänzen mit hohen Anteilen der Aminosäuren Lysin oder Arginin statt. Eine Möglichkeit, diese epigenetische Regulierung zu untersuchen, ist die Verwendung von Chromatin-Immunpräzipitationstests (ChIP).
RNA-Regulierung
Über die RNA-Regulierung ist weniger bekannt als über die anderen epigenetischen Mechanismen. Es wird angenommen, dass die RNA-Signalübertragung durch die Regulierung der Chromatinstruktur eine Rolle in der Epigenetik spielt. Die Forscher untersuchen, wie mRNA und insbesondere nicht-kodierende RNA, wie lange nicht-kodierende RNA und Mikro-RNA, die Genexpression regulieren. Darüber hinaus können Chromatinisolierung durch RNA-Reinigung (ChIRP) oder RNA-Immunpräzipitation (RIP) eingesetzt werden, um die Beziehung zwischen Chromatin und RNA und die Rolle der RNA in der Epigenetik zu verstehen.
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