Übersicht:

• Was ist Epigenetik?
• Wie gestaltet die Epigenetik das Leben?
• Epigenetik bestätigt indirekt Vererbungstheorie von ALLERGI-IMMUN
• Epigenetik - Vererbung ist mehr als die Summe der Gene
• Epigenetik - Schlechte Ernährungsgewohnheiten
• Epigenetik - Das geheime Genom

Was ist Epigenetik?

Conrad Waddington (1905-1975) wird oft zugeschrieben, den Begriff Epigenetik im Jahre 1942 geprägt zu haben, und zwar als „Zweig der Biologie, der die kausalen Wechselwirkungen zwischen Genen und ihren Produkten untersucht, welche den Phänotyp hervorbringen“. Der Begriff Epigenetik taucht in der Literatur bereits Mitte des 19. Jahrhunderts auf, seine Ursprünge gehen allerdings schon auf Aristoteles (384-322 v. Chr.) zurück. Er glaubte an die Epigenese: die Entwicklung individueller organischer Formen aus formloser Substanz. Diese umstrittene Meinung war das Hauptargument gegen die Ansicht, dass wir uns aus winzigen, vollständig geformten Körpern entwickelt hätten. Noch heute gibt es keine einheitliche Meinung dazu, inwieweit wir von der Natur vorprogrammiert oder aber von der Umwelt geprägt sind. Das Gebiet der Epigenetik überbrückt das Spannungsfeld zwischen genetischer Anlage und Umwelt. Im 21. Jahrhundert wird die Epigenetik meist definiert als „Studium der erblichen Veränderungen in der Genomfunktion, die ohne eine Änderung der DNA-Sequenz auftreten“. Doch was haben die Wissenschaftler dazu zu sagen, die auf diesem rasch expandierenden Forschungsgebiet tätig sind?

„Epigenetik waren schon immer all die seltsamen und wundervollen Dinge, die sich durch die Genetik nicht erklären lassen.“ Denise Barlow (Wien, Österreich)
 
„DNA ist wie ein Tonband, auf dem Informationen gespeichert sind, und ein Tonband nützt uns ohne ein Abspielgerät gar nichts. Die Epigenetik befasst sich mit dem Tonbandgerät.“
Bryan Turner (Birmingham, Großbritannien)

„Ich möchte das an einem Computer veranschaulichen, wobei die Festplatte mit der DNA und die Programme mit dem Epigenom vergleichbar sind. Durch die Programme auf dem Computer hat man Zugang zu bestimmten Daten auf der Festplatte. Bestimmte Bereiche sind passwortgeschützt, andere wiederum offen. Ich würde sagen, wir versuchen zu verstehen, warum es für bestimmte Regionen Passwörter gibt und warum andere Regionen offen sind.“
Jörn Walter (Saarland, Deutschland)

„Der nur wenige Mikrometer große Zellkern enthält rund zwei Meter DNA. Wir versuchen, die Mechanismen zu verstehen, die in Anbetracht des winzigen Volumens des Zellkerns den Zugang zur DNA ermöglichen.“
Gunter Reuter (Halle, Deutschland)

„Informationsmanagement im Zellkern bedeutet, dass ein Teil der genetischen Information im Genom sehr, sehr eng verpackt ist. Dann wieder gibt es genetische Informationen, die sich jederzeit in einem aktiven Zustand befinden müssen, so genannte Haushaltsgene (house-keeping genes) zum Beispiel. Daher ist die Epigenetik ein wenig wie das Informationsmanagement zu Hause: das, was man immer wieder braucht, räumt man nicht weg, aber alte Schulhefte hebt man in Kartons verpackt auf dem Dachboden auf.“
Peter Becker (München, Deutschland)

„Den Unterschied zwischen der Genetik und der Epigenetik kann man wahrscheinlich mit dem Unterschied zwischen dem Schreiben und dem Lesen eines Buchs vergleichen. Nachdem ein Buch geschrieben ist, ist der Text (die Gene oder die in der DNA gespeicherte Information) in allen an den interessierten Leserkreis verteilten Kopien der gleiche. Jedoch wird jeder einzelne Leser des Buchs die Geschichte auf etwas unterschiedliche Weise interpretieren, mit sich im Laufe der Kapitel unterschiedlich entwickelnden Gefühlen und Erwartungen. In sehr ähnlicher Weise ermöglicht die Epigenetik verschiedene Interpretationen einer festen Vorlage (das Buch oder der genetische Code), was je nach den variablen Bedingungen, unter denen die Vorlage betrachtet wird, zu unterschiedlichen Lesarten führt.“
Thomas Jenuwein (Wien, Österreich).

Quelle: http://epigenome.eu/de/1,1,0

Siehe auch:

Epigenetik - Das geheime Genom

Epigenetik Vererbung ist mehr als die Summe der Gene

Wie gestaltet die Epigenetik das Leben?

Über 50 Jahre sind seit der ersten Veröffentlichung der dreidimensionalen Struktur der DNA-Doppelhelix vergangen. Mit der Verbreitung der Darwinschen Evolutionstheorie gewann die Erkenntnis, dass DNA vererbbare Merkmale kodiert, an Beliebtheit. Als Crick vergangenes Jahr verstarb, zeigte die breite Medienberichterstattung, wie sehr diese Konzepte auch über die wissenschaftliche Gemeinschaft hinaus akzeptiert sind. Jedoch wird uns uns immer mehr bewusst, dass gen-zentrierte Evolutionstheorien ihre Grenzen haben. Der genetische Bauplan bleibt – genau wie eine komplexe Musikpartitur – ohne Leben, wenn sich nicht ein Orchester aus Zellen (Spieler) und Epigenotypen (Instrumente) findet, um ihm Ausdruck zu verleihen.
 
 Die Wissenschaft ist gerade dabei zu enthüllen, wie unsere genetische Partitur gespielt wird, und es scheint, dass diese Darbietung sich von Generation zu Generation grundlegend ändern kann, ohne dass sich dabei auch die DNA-Sequenz ändern würde. Die Epigenetik untersucht die Auswirkungen jener Mechanismen auf die Genomfunktion, welche die Art und Weise bestimmen, in der Gene verarbeitet werden. Epigenetische Faktoren umfassen sowohl räumliche Gefüge, wie zum Beispiel die Anordnung der DNA rund um Histonproteine (Chromatin), als auch biochemische Markierungen.
 
 In unserem Körper gibt es Hunderte verschiedenartige Zellen. Obwohl jede einzelne davon denselben Ursprung hat, weist ein Neuron ganz andere Eigenschaften auf als eine Leberzelle. Für das menschliche Genom mit rund 30.000 Genen darf wie in jeder Orchesterdarbietung die Bedeutung der Stille nicht unterschätzt werden. Im Laufe der Entwicklung der Zellen wird ihr Schicksal davon bestimmt, dass Gene selektiv genutzt oder zum Schweigen gebracht werden. Dieser Prozess unterliegt epigenetischen Faktoren. DNA-Methylierungsmuster spielen für alle möglichen Erscheinungen eine Rolle, bei denen Gene an-oder ausgeschaltet werden – von dem Spritzer Violett auf einem Petunien-Blütenblatt bis hin zum Wachstum von Krebstumoren.
 
 Das Unvermögen, Gene zum Schweigen zu bringen, kann einen gefährlichen Missklang erzeugen. Zu geringe DNA-Methylierung kann die Chromatinanordnung verändern. Dies wirkt sich wiederum darauf aus, welche Gene nach der Zellteilung zum Schweigen gebracht werden. Zu starke Methylierung kann den schützenden Effekt von Tumor-Suppressoren und DNA-Reparaturgenen zunichte machen. Solche Epimutationen wurden bei vielen Krebsarten beobachtet. Diese epigenetischen Einblicke öffnen neue therapeutische Pfade, die es zu erforschen gilt.
 
 Die Epigenetik liefert außerdem einen Weg auf dem sich genetisches Material an sich verändernde Umweltbedingungen anpassen kann. Obwohl Pflanzen kein Nervensystem oder Gehirn besitzen, sind ihre Zellen in der Lage, jahreszeitbedingte Änderungen zu speichern. Bei einigen zweijährigen Arten steht dieses Vermögen in Zusammenhang mit der Fähigkeit, im Frühling zu blühen, wenn wärmere Umgebungstemperaturen erkannt werden. Die Forschung hat gezeigt, wie bei einigen Kressearten Strukturveränderungen im Chromatin ausgelöst werden, welche die für die Blüte verantwortlichen Gene zum Schweigen bringen, wenn die Pflanze im Winter der Kälte ausgesetzt ist. Diese Gene werden im Frühling reaktiviert, wenn die länger werdenden Tage und Wärme der Reproduktion zuträglicher sind.
 
 Die Umwelt kann ebenfalls epigenetische Veränderungen anregen, die Auswirkungen auf zukünftige Generationen haben. Kürzlich erfolgte Laborstudien an durch Inzucht erzeugten Mäusen haben gezeigt, wie sich Änderungen in ihrer Ernährung auf ihre Nachkommen auswirken können. Ihr Fell kann braun, gelblich oder gesprenkelt sein, je nach dem, wie das Agouti-Gen während des Embryowachstums methyliert wird. Wenn trächtigen Mäusen an Methylverbindungen reiche Präparate wie zum Beispiel Folsäure und Vitamin B12 gefüttert wurden, entwickelten ihre Jungen überwiegend braunes Fell. Die meisten Babys von Kontrollmäusen (denen diese Präparate nicht gegeben wurden) hatten gelbliches Fell.
 
 Genau wie der Dirigent eines Orchesters die Dynamik einer symphonischen Darbietung steuert, bestimmen epigenetische Faktoren die Auslegung der DNA innerhalb jeder einzelnen lebenden Zelle. Diese Faktoren zu verstehen könnte die Evolutions- und Entwicklungsbiologie revolutionieren und sich dadurch auf Verfahrensweisen von der Medizin bis zur Landwirtschaft auswirken. Um Watson eine Antwort zu geben: „Das genetische Alphabet gleicht eher dem Wort Gottes und die Übersetzung dieses Alphabets seiner Hand“.

Quelle: http://epigenome.eu/de/1,3,0

Epigenetik bestätigt indirekt Vererbungstheorie von ALLERGI-IMMUN

Unsere These basiert ja darauf dass wir annehmen, dass biologische Informationen auf Stoffe seit Generationen vererbt werden, und ein Allergiker durch diesen "Systemfehler" auf harmlose Stoffe reagiert, und diese Störung zusätzlich Einfluss auf unsere Gene haben. 

Wieder einmal ist es die Epigenetik, die Hinweise darauf gibt, dass z. b. Nährstoffe einen direkten Einfluss auf unsere Gene haben:

"Der Beweis, dass Nährstoffe direkten Einfluss auf die DNA ausüben können, ist relativ neu. Obwohl wir noch nicht wissen, wie stark unsere Umwelt sich auf das Gen-Silencing auswirkt, gibt es immer mehr Belege dafür, dass Störungen der DNA-Methylierung während der Entwicklung eine Reihe gesundheitlicher Probleme von Krebs bis Schizophrenie auslösen können. Zweifellos ist die bedeutendste Schlussfolgerung aus solchen erblichen epigenetischen Merkmalen die Erkenntnis, dass unsere Ernährung die Gene unserer Kinder und Enkel beeinflussen könnte." Weiter lesen ›››

Und noch einmal ist es die Epigenetik, die Hinweise liefert, dass "epigentische Markierungen" oder wie wir es sehr vereinfacht nennen "Informationen" vererbt werden. Unter "Information" in Bezug auf biologische Lebewesen verstehen wir folgendes:

Jedes Objekt, ob ein einzelnes Teilchen oder ein komplexer Mensch, hat individuelle Merkmale, die ihn von Objekten der gleichen Art unterscheiden. Wenn sich Energie zu Materie verdichtet, erscheint diese insbesondere im festen Aggregatzustand in einer ganz bestimmten individuellen Art, die durch Form, Struktur, Größe und Oberflächenbeschaffenheit gekennzeichnet ist. Dadurch sind Kommunikationsmöglichkeiten vorgegeben, die sich bei Anregung z.B. als Ton oder Klang, Geruch, Geschmack, Wärme, Licht-Farbe oder Glanz, ergeben können. Lebewesen nutzen diese Möglichkeiten der Materie, indem diese über die Nahrungskette Erde / Pflanze / Tier aufnehmen, durch den Stoffwechsel aufbereiten und zum Aufbau ihrer komplexeren Körper verwenden. Dadurch werden noch sehr viel differenziertere Kommunikationsmöglichkeiten erreicht. Das heißt z.B. wenn wir Ihnen sagen, dass solche "Informationen" vererbt werden, wie eine Augenfarbe etc. dann liegt es vielmehr daran, dass in den Zellen eine epigenetische Markierung vorliegt, die eben genau diese Augenfarbe erzeugt. 

"Epigenetische Markierungen regulieren den „offenen“ oder „geschlossenen“ Zustand von Genomregionen und steuern dabei das An- und Abschalten der Gene. Ein grundlegender Punkt ist, dass epigenetische Markierungen vererbt werden können und einen Weg bieten, den „An/Aus“-Zustand durch den Prozess der Zellteilung weiterzugeben. Derzeit wissen wir über drei Hauptakteure Bescheid: RNA, Nukleosom und DNA-Methylierung – die drei Säulen der Epigenetik. Diese Akteure sprechen sich untereinander ab, um eine gut abgestimmte Orchestrierung für das Ein- und Ausschalten der Gene zu liefern, welches für die Bildung eines komplexen Organismus entscheidend ist." Weiter lesen ›››

Epigenetik - Vererbung ist mehr als die Summe der Gene

Obwohl mit der Entschlüsselung des menschlichen Erbguts der Text im Buch des Lebens nun bekannt ist, kann ihn noch immer niemand vollständig lesen. Grund dafür ist die so genannte Epigenetik: Schaltermoleküle, Eiweiße und andere Signalstoffe der Zelle bestimmen, ob und wann Gene ein- oder ausgeschaltet werden. Diese epigenetischen Veränderungen steuern die Krebsentstehung, verursachen Probleme in der Stammzelltherapie und beim Klonen und bestimmen, welche Eigenschaften vom Vater und welche von der Mutter vererbt werden. Die Erforschung epigenetischer Phänomene steht noch am Anfang – doch sie beantwortet schon jetzt viele wichtige Fragen.

Die Entschlüsselung des menschlichen Erbguts vor zwei Jahren brachte die Euphorie über die Gentechnik auf den Höhepunkt. Maßgeschneiderte Medikamente schienen zum Greifen nahe und die Gentherapie versprach Heilung für nahezu alle Krankheiten. Zu ihrem Leidwesen mussten Wissenschaftler jedoch bald feststellen, dass zum Wunder des Lebens wohl doch mehr gehört die Reihenfolge der Buchstaben in den Genen, dem Buch des Lebens. Wie kann es zum Beispiel sein, dass eineiige Zwillinge, die ja bis ins letzte Detail genetisch identisch sind, oft so unterschiedlich aussehen? Warum fangen Zellen plötzlich an, sich immer und immer wieder zu teilen, ohne dass eine Mutation, also eine Veränderung in der Gensequenz, festgestellt werden kann?

Die Antworten liefert ein Forschungszweig, der lange Zeit nicht wirklich ernst genommen worden wurde: die Epigenetik. Dieser Wissenschaftszweig untersucht nicht die Sequenz oder die Organisation der Gene, sondern wie, wann und warum sie ein- oder ausgeschaltet werden. Auch wenn die Epigenetik keine ganz neue Wissenschaft ist, kennen die Forscher deren Hauptdarsteller erst seit wenigen Jahren. Direkt am Geschehen, also an der Erbsubstanz DNA, sorgen kleine chemische Schaltergruppen für die Formatierung im Buch des Lebens: Sie können ganze genetische Kapitel so verändern, dass sie nicht mehr lesbar sind, sie können in anderen Kapiteln die Schriftgröße vergrößern und sie somit betonen, und sie können sogar neue Informationen erzeugen, indem sie auf entferntere Kapitel verweisen.

Quelle: wissenschaft.de

Epigenetik - Schlechte Ernährungsgewohnheiten

In den vergangenen Jahren wurden einige Phänomene beobachtet, die sich mit der klassischen Vererbungslehre nicht erklären lassen. Sozialmediziner stellten in einer abgelegenen Region Schwedens fest, dass schlechte Ernährungsgewohnheiten von Großeltern sich offenbar auf das Krankheitsrisiko ihrer Kinder auswirken.

Ähnliche Befunde häufen sich

Nach der klassischen Vererbungslehre ist das eigentlich ausgeschlossen: Solche Erlebnisse oder Erfahrungen dürften nicht weitervererbt werden. Aber ähnliche Befunde häuften sich. In Holland gebaren Frauen, die während oder nach dem Zweiten Weltkrieg stark an Hunger litten, kleinere Kinder als der Durchschnitt der Bevölkerung. Sehr ungewöhnlich war dann, dass wiederum auch die Kinder – obwohl sie nicht an Hunger litten - ebenfalls durchschnittlich kleinere Kinder zur Welt brachten.

Solche Befunde lassen nur einen Schluss zu: Es müssen sich auch Eigenschaften vererben lassen, die erworben oder erlernt wurden. Mit diesen Phänomenen in der Vererbung beschäftigt sich die sogenannte "Epigenetik". Epigenetiker versuchen zu klären, wie Erfahrungen oder Erlebnisse "Spuren im Erbgut" hinterlassen könnten.

Hinweise aus dem Tierreich

Am besten untersuchen lassen sich solche genetischen Phänomene an Tieren. Und auch hier wurden ungewöhnliche, offensichtliche Vererbungsvorgänge beobachtet. Mäuse, die unter ausgedehnten, aggressiven Tumoren litten, bekamen Nachkommen, die statistisch gesehen ebenfalls wesentlich häufiger Tumore entwickelten.

Mäusemütter, die sich aufopferungsvoll um den Nachwuchs kümmerten, gaben diese Eigenschaft im Vergleich zu Kontrollgruppen offenbar ebenfalls an ihre Kinder weiter.
Bei Fruchtfliegen, die man einem Hitzeschock aussetzte, veränderte sich der Stoffwechsel. Diese Erfahrung wurde an die Nachkommen weitergeben. Sie zeigten das gleiche veränderte Stoffwechselmuster wie die Hitzeschock-behandelten Eltern.

Die Frage, die sich stellt, ist: Auf welcher Grundlage können Erlebnisse oder Erfahrungen vererbt werden – wenn nicht über die Gene?

Erste Erklärungsversuche

Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass es eine Art Kontrollinstanz gibt, die die Aktivität der Gene beeinflusst, sie im Laufe der Zeit sozusagen an- aber auch abschalten kann. Im Fachjargon der Genetiker nennt man dies Methylierung. Kleine Moleküle setzen sich an der DNA fest und kontrollieren so deren Ablesbarkeit. Dies ist im Laufe des Lebens ganz normal. Aktiv sind nur die Gene, die immer gerade gebraucht werden. Nur so können sich im Körper auch unterschiedliche Zelltypen entwickeln.

Offensichtlich – so die Hypothese nach den Tierversuchen – können diese "Schalter-Moleküle", die die Gene an sich nicht zerstören, auch dafür sorgen, dass das Aktivitätsmuster an Nachkommen weitergeben wird. Wie genau das passieren könnte, ist noch völlig unklar.

Eine zweite Hypothese geht davon aus, dass die Methylierungen auch den Grad der DNA-Verpackung beeinflussen und so Gene besser oder schlechter ablesbar machen. Von eineiigen Zwillingen, die ja über ein identisches Erbgut verfügen, weiß man, dass sich solche Methylierungsmuster je nach Lebenserfahrung und Umwelteinflüssen unterschiedlich ausgestalten. Dadurch können eineiige Zwillinge sich unterschiedlich entwickeln.

Die Forschungsarbeiten stehen erst am Anfang. Klar ist jedoch, offensichtlich finden diese "Schalter" auf irgendeine Art den Weg in die nächste Generation. Bestimmte Erlebnisse und Erfahrungen scheinen nicht durch Veränderung der Gene an sich, sondern durch die Weitergabe ihres "Methylierungsmusters" vererbt werden.

Epigenetik und die Bedeutung für die Krebsforschung

Einige Krebsarten wie zum Beispiel Brustkrebs gehören zu den Erbkrankheiten. Aus den Mäuseversuchen wurde klar: Falsche "Methylierungs-Muster" sind an Entstehung und Wachstum von Tumoren beteiligt. Dadurch können Gene ausgeschaltet werden, die die Tumorentstehung verhindern. Auf der Basis dieser Erkenntnisse werden im Deutschen Krebsforschungszentrum solche falschen Methylierungsmuster gesucht, um sie vielleicht in Zukunft medikamentös behandeln zu können.

Was auch immer die Forschung auf dem Gebiet der Epigenetik in Zukunft bringen wird, eins zeigen die Befunde deutlich: Das Wissen um die Vorgänge bei der menschlichen Vererbung ist noch lange nicht komplett.

Epigenetik - Das geheime Genom

Die Schädigung des Dünndarms von Zöliakie-Personen führt oft zu einer verminderten Funktion der Bauchspeicheldrüse. Auch die Gallenblase wird in Mitleidenschaft gezogen. Sie kontrahiert wenig bis gar nicht, was dazu führt, dass Gallensalze kaum abgeführt werden. Das offenkundige Bild ist eine empfindliche Gallenblase. Die Fehlfunktion von Bauchspeicheldrüse und Gallenblase zusammen kann dann zu einem gestörten Abbau von Fetten und Eiweißen führen.
 
 Insgesamt werden bei Zöliakie weniger Salze und Mineralien als erforderlich durch den Körper aufgenommen. Das kann dazu führen, dass Personen über Knochenschmerzen und Schwäche klagen. Milchunverträglichkeit tritt bei unbehandelter Zöliakie ebenfalls häufig auf. Oft lassen sich auch emotionale Schwankungen bei den Patienten diagnostizieren.
 
 Was an der Oberfläche als zusammenhanglose Krankheitsbilder erscheint, hat als tiefere Ursache eine Gliadin-Unverträglichkeit, die eine Kettenreaktion im biochemischen Apparat auslöst.

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