Epigenetik - Änderungen jenseits des genetischen Codes
MaxPlanckSociety
https://www.youtube.com/watch?v=xshPL5hU0Kg

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0:02 [Musik] Rund 200 verschiedene Zelltypen gibt es im menschlichen Körper und obwohl alle
0:19 zunächst einmal das gleiche Erbgut besitzen, unterscheiden sich beispielsweise eine Herzzelle und eine Leberzelle maßgeblich voneinander. Der
0:27 Grund dafür, in jedem Zelltyp sind andere Gene aktiv, hier rot dargestellt. [Musik] Welche von ihnen aktiv sind, kann eine
0:40 Zelle steuern? Dannlich binden spezielle Proteine an die DNA und das jeweilige Gen wird abgelesen. Durch sogenannte epigenetische
0:50 Veränderungen kann sie diesen Prozess kontrollieren. Diese Änderungen betreffen nicht den genetischen Code der DNA. Sie sind aber trotzdem vererb.
1:00 So kann die Zelle Gene stummschalten oder aktivieren durch anknüpfen kleiner chemischer Moleküle. Ein Beispiel dafür ist die DNA
1:10 Methylierung. Sie betrifft vor allem die hier gelb dargestellte Promotorregion, den eigentlichen Lesestartpunkt für die Gene. Zytosinmoleküle kommen hier
1:19 besonders häufig vor. An sie knüpfen Enzyme, die Methyltransferrasen, eine Methylgruppe an. Andere Proteine können nun an den Promotor binden und
1:29 verhindern, dass das Gen abgelesen wird. Es ist damit stumm geschaltet. DNA Metylierungen spielen bei der Krebsentstehung eine große Rolle. Bei
1:39 vielen Krebszellen trägt die DNA mehr Methylgruppen als üblich. Dadurch werden Gene stillgelegt, die normalerweise die Entstehung von Krebs verhindern. Auch
1:48 dies ein epigenetischer Effekt. Die DNA kann aber nicht nur metliert werden. Auch Hydroxylgruppen kommen zum Einsatz. Mit ihnen lässt sich das Ganze
1:59 nämlich auch wieder rückgängig machen. Die Hydroxymethylierung ist ein Zwischenschritt bei der Entfernung von den Athylgruppen. Auf diese Weise werden
2:08 vorher stillgelegte Gene wieder aktiviert. Eine weitere Möglichkeit, die Aktivität von Genen zu kontrollieren, liegt in der
2:20 Verpackung der DNA. Damit der 2 m lange DNA Faden in den nur wenige tausendstel Millimeter großen Zellkern überhaupt reinpasst, wird er um
2:30 Proteine gewickelt, um die Histone. Davon gibt es mehrere Varianten H2A, H2B, H3 und H4. Sie lagern sich
2:41 paarweise zusammen und da es von jedem Pärchen zwei gibt, entsteht schließlich ein Achterkomplex, zudem sich auch noch das Histon H1 gesellt. Dieses Gemisch
2:51 aus Proteinen und DNA wird als Chromatin bezeichnet. Der Verpackungsgrad des Chromatins entscheidet nun, ob die
2:59 Ablesemaschinerie auf die DNA zugreifen kann. Denn nur wenn DNA und Histone locker gepackt sind, ist ein Gen für Enzyme zugänglich und kann somit auch
3:09 abgelesen werden. Wieder sind es kleine Anhängsel, dieses Mal an den Histonen, die den Verpackungskarte DNA bestimmen.
3:19 [Musik] Methyl, Acetyl oder Phosphatgruppen. Je nachdem an welcher Stelle eine solche chemische Gruppe angehängt wird, öffnet
3:31 oder schließt sich das Chromatin. [Musik] Werden Histone beispielsweise azyliert, wird die Verpackung meist lockerer. Das
3:41 heißt, das Chromatin öffnet sich. Es wird zum sogenannten Eukromatin. Enzyme können nun an die DNA binden und die Gene ablesen.
3:51 Bei einer Methylgruppe gilt diese einfache Regel nicht. Hier kommt es darauf an, wo genau sie platziert wird. Sie kann aktivierend sein oder aber wie
4:01 in diesem Beispiel stummschaltend. Die Chromatinstruktur schließt sich und das Gen kann nicht abgelesen werden. Die DNA liegt also als Heterochromatin vor. Doch
4:12 auch dieser Zustand ist reversibel. Epigenetische Veränderungen betreffen also nicht den genetischen Code selbst.
4:23 Das bezeichnet die Silbe Epi, also jenseits des Gencodes. Sie können jedoch an die nächste Generation vererbt werden. Während DNA Mutationen
4:33 unwiderruflich sind, können epigenetische Veränderungen leicht rückgängig gemacht werden. Dies ist ein bemerkenswerter Mechanismus mit Hilfe
4:41 dessen ein Organismus auf sich ändernde Umwelteinflüsse reagieren kann. [Musik]
4:59 [Musik]