Epigenetik

Bei der Epigenetik geht es um Änderungen der Genaktivität, welche ohne die Änderung der dna Sequenz geschehen. Dabei gibt es diverse Prozesse im menschlichen Organismus, welche auf Grundlage der Epigenetik ablaufen. Zudem hat die Epigenetik eine große Bedeutung für die Modifikationsfähigkeit des Organismus, was durch neueste Studien belegt werden konnte. In diesem Beitrag erfahren sie, was die Epigenetik eigentlich ist und wie sie funktioniert. Außerdem Gehen wir auf häufige Störungen der Epigenetik ein, sowie auf häufig gestellte Fragen zu diesem Thema.

Was ist die Epigenetik?

Die Epigenetik ist ein Teilbereich der Biologie. Grundlegend befasst sich die Epigenetik mit den Faktoren, welche die Genaktivität und damit auch die Aktivität der Zelle bestimmen. Die Epigentik beschäftigt sich also mit Veränderungen der Gene, welche zusätzlich zur Vererbung ablaufen. Diese Veränderungen der Gene sind meist durch spezifische äußerliche Einflüsse begründet. Der genetische Code eines Gens ist also in jedem Fall festgelegt, spielt aber nicht immer eine Rolle. Weiterhin geht es bei der Epigenetik um die sogenannte Genumfunktion der dna, welche nicht durch Änderungen der dna-Sequenz zustande kommt.

Grundsätzlich, enthält jede Zelle im menschlichen Körper das gleiche genetische Programm. So besitzen Blutzellen Beispielsweise die gleichen genetischen Informationen, wie es auch bei Zellen der Nieren der Fall ist. Jedoch befinden sich in beiden Zellarten unterschiedliche genetische Informationen. Im Laufe des Lebens kommt es zur einer Differenzierung von Geweben und Organen. Dies kann über epigenetische Vorgänge erklärt werden, welche sich durch die Aktivierung oder Abschaltung von einzelnen Genen äußert. Jede Zelle trägt also eine genetische Information in sich, welche bestimmt, wie der weitere Verlauf der Entwicklung der Zelle aussieht.

Zellen ohne spezifische Funktion bezeichnen wir als undifferenzierte Zellen oder auch Stammzellen. Diese Stammzellen haben die Eigenschaft, sich in jede erdenkliche Zellart entwickeln zu können. Eine Rückgängigmachung der epigenetischen Veränderungen ist möglich, was dazu führt, dass sich Zellen mit einer spezifischen Funktion wieder in Stammzellen verwandeln.

  • Teilbereich der Biologie
  • Beschäftigt sich mit den Änderungen der Genaktivität
  • Spielt eine große Rolle für die Modifikationsfähigkeit des menschlichen Organismus

 

Phänotyp und Genotyp

Der Phänotyp und der Genotyp sind zwei wichtige Begrifflichkeiten aus der Genetik, welche wir hier kurz erklären wollen. Der Genotyp kann besser erklärt werden, wenn wir als erstes den Phänotyp beschreiben.

Der Phänotyp eines Lebenwesens beschreibt dieses ganzheitlich. Dementsprechend gehören nicht nur die äußerlichen Merkmale eines Menschen zum Phänotyp, sondern auch Größe und Lage der inneren Organe, sowie die spezifischen Verhaltensmerkmale. Auch messbare physiologische Werte, wie zum Beispiel der Blutdruck oder der Blutzuckerspiegel gehören zum Phänotyp eines Lebewesens. Hier sind also alle Merkmale eines Lebewesens beschrieben, welche sich im LAUFE DES Lebens immer wieder ändern.

Der Genotyp als Begriff, wurde im Jahr 1909, von dem dänischen Genetiker Wilhelm Johannsen geprägt. Der Begriff beschreibt den gesamten Satz an Genen, den ein Lebewesen geerbt hat. Dementsprechend kann der Genotyp eines Organismus auch als Erbbild bezeichnet werden. Der individuelle Satz an Genen, den jeder Zellkern in sich trägt, bestimmt sowohl die morphologischen, als auch den physiologischen Phänotyp. Veränderungen des Genotyps sind ausschließlich auf epigenetische Prozesse zurückzuführen.

Die Bedeutung der Epigenetik für die Medizin

Es gibt ein großes Problem in der Genforschung, welches bisher nicht gelöst werden konnte: Wir können bisher keine stabile Genexpression (Ausprägung des Genotyps eines Organismus oder einer Zelle zum Phänotyp) über einen längeren Zeitraum erreichen. Es sind bereits viele sinnvolle Ansätze gescheitert, weil die Genexpression nach einigen Monaten wieder abgefallen ist. Dies kann zum Beispiel durch die DNA_Methylierung begründet werden, einen Vorgang der Epigenetik.

Die dna-Methylisierung spielt eine bedeutende Rolle für die Regulation Genexpression und ist außerdem ausschlaggebend für eine normale und gesunde Entwicklung. Innerhalb der letzten Jahre gab es auch vermehrte Hinweise, dass eine fehlerhafte dna-Methylisierung zur Entstehungen von Erkrankungen, wie zum Beispiel Krebs, beitragen kann.

Unter dem Strich, spielt die Epigentik eine tragende Rolle in der Gen-Medizin, was durch die wichtige Regulation und Fehlerregulation der Genexpression begründet werden kann. Außerdem kann ein besseres Verständnis der Epigenetik zu Fortschritten in der Gen-Therapie und -Forschung beitragen. Zudem hilft uns die Epigenetik, den Ursprung verschiedener, vererbbarer Krankheiten zu verstehen. Die Epigenetik ist also ein sehr wichtiger biologischer Fachbereich, mit viel zukünftigem Potenzial. Denn es gibt immer noch einige Dinge, die wir nicht verstehen und die uns innerhalb der Epigenetik Probleme bereiten.

Funktion und Aufgabe der Epignetik

Die ablaufenden Prozesse innerhalb der Epigenetik, werden als Epigenese bezeichnet. Bei der Epigenese, werden nach allen Zellteilungen genetische Informationen innerhalb der Zelle leicht verändert. Dabei werden bestimmte Gene in ihrer Funktion abgeschaltet, was durch die sogenannte dna-Methylierung geschieht.

Eine weitere Funktion der Epigenetik besteht in der Markierung der dna, was durch die sogenannte Histon Acetylierung geschieht. Bei diesem Vorgang wird der Zellkern des dna-Strangs, welcher etwas zwei Meter lang ist, entpackt und an bestimmten Stellen markiert. So können nur Informationen abgelesen werden, welche für einen bestimmten Zelltyp relevant sind. Diese beiden Vorgänge der Epigenetik werden ausschließlich über biochemische Wirkstoffe gesteuert.

Im menschlichen Organismus, sowie in allen anderen Organismen auch, findet man viele sogenannte Epigramme, was zusätzliche genetische Codes sind. Diese bestimmen die jeweilige Modifikation des Organismus, was weitestgehend unter dem Einfluss der Umweltbedingungen geschieht. So bleibt zwar der genetische Code erhalten, jedoch haben Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel Stress, Gifte aus der Umwelt oder schlechte Ernährung eine immer größer werdende Bedeutung

Es ist bereits erforscht, dass der menschliche Organismus in der Lage ist, auf die genannten Umwelteinflüsse zu reagieren, indem er die jeweiligen Erfahrungen abspeichert. Dadurch ist der Organismus besser vorbereitet und kann reagieren, wenn es wieder zur jeweiligen Situation kommt. So können durch die Epigenetik alle Interaktionen zwischen dem Lebewesen un der Umwelt koordiniert werden. Dies konnte auch durch neueste Erkenntnisse bestätigt werden. Unter dem Strich bedeutet es, dass sowohl unsere äußere Erscheinung, als auch unser individuelles Verhalten und unser Charakter in hohem Maße von der Epigenese bestimmt wird.

Es gab Studien mit Zwillingen, welche unterschiedlichen äußeren Einflüssen ausgesetzt waren. Hier zeigte sich besonders stark, wie hoch der Einfluss der Umweltfaktoren auf die äußere Erscheinung, den Charakter und die Verhaltensweisen von Menschen sind. Auch Menschen, welche dass Leben des anderen Geschlechts führen, ohne die Vergabe von Medikamenten, sind ein aussagekräftiger Beweis dafür.

Mittlerweile können sogar einige Untersuchungen beweisen, dass im Laufe des Lebens erworbene Eigenschaften vererbt werden können. Es wird zwar immer der eigentliche genetische Code vererbt, jedoch können auch erworbene Eigenschaften zusätzlich an die Nachkommen weitergegeben werden.

  • Abschaltung von Genen (dna-Methylierung)
  • Markierung der dna (Histon Acetylierung)

 

Krankheiten und Störungen der Epigenetik

Mittlerweile verstehen wir den Einfluss der Epigentik auf den Phänotyp und das menschliche Verhalten immer besser. Einige neue Forschungen bezeugen sogar die Bedeutsamkeit, welche epigentische Prozesse auf die psychische und physische Gesundheit des menschlichen Organismus hat.

Weitläufig bekannt ist, dass einige Erkrankungen eine sogenannte genetische Präposition (Vorbelastung) aufweisen. Das Risiko, an einer bestimmten Krankheit zu erkranken, ist dadurch also höher. Genetische Präpositionen treten dabei natürlich nur innerhalb der eigen Familie auf. Typische vererbbare Erkrankungen sind zum Beispiel Demenz, Herz-Kreislauf Erkrankungen, Rheumatische Erkrankungen oder Diabetes mellitus. Natürlich besteht trotz genetischer Präposition kein 100%iges Risiko, an der jeweiligen Krankheit zu erkranken. Denn die individuelle Lebensweise spielt in jedem Fall eine große Rolle und bestimmt in hohem Maße, ob die Krankheit überhaupt ausbricht.

Eine weitere weitere interessante Tatsache der Epigenetik ist, dass der methylisierung eines bestimmten Gens nachgesagt wird, dass diese Krebs auslösen könne. Dieses spezifische Gen, hat die Eigenschaft, dass es ein krebsverhindernden Enzym codiert. Kommt es also zur Inaktivität dieses Gens, würde dies dass ausbrechen einer Krebserkrankung begünstigen. Besonders bei älteren Menschen zeigt sich eine methylisierung dieses Gens, was erklären könnte, warum das Krebsrisiko im Alter so signifikant ansteigt.

Es gibt eine gute Möglichkeit, der methylisierung dieses Gens vorzubeugen – Grüner Tee. Es es wurde herausgefunden, dass der grüne Tee einen Wirkstoff enthält (Epigallocatechin-3-Gallat (EGCG)), welches dieses spezifische Gen aktiviert.

  • Epigenetische Prozesse spielen eine wichtige Rolle für die psychische und physische Gesundheit
  • Präposition einiger Erkrankungen durch epigenetische Prozesse
  • Herz-Kreislauf Erkrankungen
  • Demenz
  • rheumathische Erkrankungen
  • Diabetes mellitus
  • Epigenetische Prozesse als Auslöser für gesteigertes Krebsrisiko im Alter

 

Psychische Störungen mit epigenetischem Hintergrund

Mittlerweile geht man davon aus, dass epigenetische Prozesse unter anderem auch der Auslöser von psychischen und psychologischen Erkrankungen sind. Zum Beispiel können langfristige, unangenehme soziale Erfahrungen später eine Persönlichkeitsstörung begründen. Dementsprechend speichern die epigenetischen Prozesse auch psychische Traumata, was im Verlauf des Lebens Auswirkungen auf die Persönlichkeitsentwicklung haben kann.

Studien haben ergeben, dass Fehler im Erbgut eines Menschen auch durch unterschiedliche Traumata entstehen können. Daher kann man durchaus davon ausgehen, dass auch psychische Störungen aufgrund von epigenetischen Vorgängen vererbt werden können. Auffällig ist jedoch, dass die genetische Veränderungen, welche nach Traumata auftreten können, nach einer erfolgreichen Therapie wieder verschwinden. Genetische Veränderungen, welche durch epigenetische Prozesse stattfinden, scheinen also nicht unwiderruflich zu sein.

Häufig gestellte Fragen zur Epigenetik

Hat die Epigenetik spezifische Vor- und Nachteile?

Grundsätzlich ist die Epigenetik ein Teilbereich der Genetik und gehört somit zur Biologie allen Lebens. Zwar werden der Epigenetik auch krankheitsauslösende Fakoren nachgesagt, jedoch kann dies nicht zwangsläufig als Nachteil betrachtet werden. Auch ein besseres Verständnis der Epigenetik, was auch zu besseren Behandlungsmethoden für eine Erkrankungen führen könnte, können wir nicht als Vorteil nehmen. Denn im Grunde genommen, ist die Epigenetik nicht mehr als ein Fachbereich der Biologie, welcher sich mit der Frage auseinandersetzt, welche Faktoren die Aktivität eines Gens und damit die Entwicklung von Zellen beeinflussen können.

Wo liegt der Unterschied zwischen Genetik und Epigenetik?

Die Genetik ist natürlich, genauso wie die Epigenetik, ein Teilbereich der Biologie und befasst sich grundlegend mit den Gesetzmäßigkeiten der Vererbung. Hier geht es um die Vererbung von Eigenschaften, welche auf Abweicheungen der dna-Sequenz zurückzuführen sind. Im Gegensatz dazu, beschäftigt sich die Epigenetik, als ein Teilbereich der Genetik, mit Vererbungen, welche sich auf Veränderungen der der Genregulation zurückführen lassen.

Wie werden Gene beeinflusst?

Da jede Zelle unseres Körpers immer nur die Gene nutzt, die gerade gebraucht werden, sind nicht immer alle Gene des menschlichen Körpers gleichzeitig im Einsatz. Dementsprechend können Gene also individuell aktiviert oder abgeschaltet werden. Wie genau diese Prozesse funktionieren, konnten Forscher der Epigenetik noch nicht genau erklären. Wir wissen jedoch, dass bestimmte äußere Einflüsse einzelne Gene aktivieren können.

Wenn man zum Beispiel über einen längeren Zeitraum vermehrt Zucker zu sich nimmt, muss der Körper natürlich auch vermehrt Insulin produzieren. Dazu muss das gen für Insulin also deutlich häufiger verwendet werden, damit die Bauchspeicheldrüse entsprechend mehr Insulin produzieren kann.

Können erworbene Eigenschaften vererbt werden?

Ja -Mittlerweile gehen Forscher davon aus, dass dies im Bereich des möglichen liegt und zwar durch die Steuerung der Gene, durch äußere Einflüsse. Dementsprechend vererben wir nicht nur typische Merkmale, wie unsere Augen– oder Haarfarben, sondern mit großer Wahrscheinlichkeit auch erworbene Eigenschaften. Dazu können zum Beispiel Suchterkrankungen oder Übergewicht zählen.

Beispielsweise verändert sich durch ein zu hohes Körpergewicht die Steuerung der Gene. Bestimmte Gene werden also häufiger aktiviert, was wiederum an die Nachkommen weitergegeben werden kann. Dementsprechend kann man durchaus davon ausgehen, dass auch eine Präposition für Fettleibigkeit vererbbar ist.

Unser Fazit zur Epigenetik

Unter dem Strich, befasst sich die Epigenetik, als Teilbereich der Genetik und Biologie, mit allen Einflüssen, die dass Verhalten unserer Gene nachhaltig verändern können. Damit sind im weitesten Sinne individuelle, äußerliche Einflüsse gemeint. Die Epigenetik kann zum Beispiel erklären, warum bestimmte, im Leben erworbene Eigenschaften Vererbt werden können. Hierbei geht es sowohl um erworbene Erkrankungen wie zum Beispiel Diabetes mellitus oder diverse Suchterkrankungen, sondern auch um Verhaltensweisen und die Präposition für Psychische Erkrankungen.

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