Epigenetik Wie Gene am Beginn eines Lebens neu programmiert werden

Epigenetische Markierungen auf dem Erbgut des Menschen bestimmen, ob ein Gen aktiviert wird oder stumm bleibt. Diese zusätzlichen Signale helfen, unsere Gene in jeder spezifischen Zelle des Körpers anders zu interpretieren. Ein internationales Forscherteam hat nun vollkommen neue Einblicke in die Vorgänge erlangt, die die epigenetische Reprogrammierung am Beginn eines neuen Lebens steuern.

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Universität des Saarlandes Fakultät 8/Naturwissenschaftl. Technische Fakultät III

Saarbrücken – Jede menschliche Zelle des Körpers enthält die komplette einzigartige genetische Information eines Individuums. Die circa 25 000 bis 30 000 Gene des Genoms sind in jeder Zelle auf eine ganz spezifische Art und Weise „an- oder abgeschaltet“. Ob die Gene in den verschiedenen Zellen aktiv sind oder stumm bleiben, entscheiden zusätzliche epigenetische Veränderungen, beispielsweise Methylgruppen (CH₃-Gruppen), die an die DNS-Bausteine angeheftet werden. Das universelle Genom des Menschen ist in jeder Zelle des Körpers von einem charakteristischen Netz dieser epigenetischen Schalter überzogen.

Zum Beginn eines neuen Lebens werden die Epigenome umprogrammiert, um zunächst einmal das neue Genom auf seine vielen Aufgaben vorzubereiten, aber auch, um sicher zu stellen, dass epigenetische Fehler der Eltern nicht an die Folgegeneration weitergegeben werden. Nach dem Verschmelzen von Eizelle und Spermium werden daher die epigenetischen Markierungen der elterlichen Chromosomen auf eine neue epigenetische Programmstufe gesetzt. Diese umfassende Dekodierung wird als epigenetische Reprogrammierung bezeichnet.

Bei der epigenetischen Reprogrammierung werden Methylgruppen chemisch verändert

Völlig neue Einblicke in die molekularen Mechanismen, die dabei ablaufen, hat nun ein internationales Wissenschaftler-Team unter der Leitung von Jörn Walter gewonnen. Der Professor für Epigenetik an der Universität des Saarlandes erläutert: „Damit sich ein Embryo normal entwickeln kann, ist eine kontrollierte epigenetische Dekodierung des mütterlichen und väterlichen Erbmaterials kurz nach der Entstehung neuen Lebens von zentraler Bedeutung.“ Die Forscher fanden jetzt heraus, dass bei der Reprogrammierung die Methylgruppen auf der DNA chemisch verändert werden. Hierdurch verändern die Chromosomen schlagartig ihre epigenetische Struktur. Die neuen Erkenntnisse über die molekularen Abläufe haben weitreichende Bedeutungen für viele Fragen der Entwicklungsbiologie und liefern vollkommen neue Ansatzmöglichkeiten, um epigenetisch bedingte Erbgutveränderungen im Verlauf des Lebens und daraus resultierende Erkrankungen zu entschlüsseln.

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