Mehr dazu und die Folgen wie z.B. Krebs entstehen kann.
Erfahren Sie mehr über die Veränderungen in der Genexpression, die nicht durch Veränderungen in der DNA-Sequenz selbst verursacht werden.
Die Regulation der Genaktivität ohne Veränderung der DNA-Sequenz, bekannt unter dem Begriff Epigenetik, umfasst eine Vielzahl von biochemischen Prozessen, die entscheidend für die Genexpression und somit für die Funktionsweise der Zellen sind. Hier sind einige der wichtigsten epigenetischen Mechanismen, die die Genaktivität beeinflussen:
DNA-Methylierung: Dies ist einer der bekanntesten epigenetischen Mechanismen. Methylgruppen (-CH3) werden an Cytosinmoleküle in der DNA angehängt, was häufig in der Nähe von Genpromotoren geschieht. Eine hohe Methylierung in diesen Bereichen führt in der Regel zu einer Unterdrückung der Genexpression, da die DNA dichter gepackt wird und Transkriptionsfaktoren keinen Zugang mehr haben.
Histon-Modifikationen: Histone sind Proteine, um die die DNA gewickelt ist, und ihre chemischen Modifikationen können die Chromatinstruktur und somit die Genexpression beeinflussen. Zu den Modifikationen gehören Acetylierung, Methylierung, Phosphorylierung und Ubiquitinierung. Beispielsweise führt die Acetylierung von Histonen zu einer Lockerung des Chromatins, was die Transkription fördert, während die Methylierung von Histonen sowohl aktivierende als auch repressive Effekte haben kann, abhängig von der spezifischen Position und Art der Methylierung.
RNA-vermitteltes Silencing: RNA-Moleküle können auch die Genexpression regulieren. Kleine RNA-Moleküle wie miRNA (MikroRNA) und siRNA (kleine interferierende RNA) können an mRNA binden und deren Abbau fördern oder die Translation hemmen. Dieser Prozess ist als RNA-Interferenz (RNAi) bekannt und spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation der Genexpression und der Abwehr von viralen Genomen.
Chromatin-Remodeling: Spezielle Protein-Komplexe können die Position von Nukleosomen entlang der DNA verändern, was zu Veränderungen in der Zugänglichkeit der DNA für Transkriptionsfaktoren führt. Diese Veränderungen können die Genexpression erhöhen oder verringern, je nachdem, wie sie die DNA zugänglich machen.
Diese epigenetischen Veränderungen sind entscheidend für viele biologische Prozesse, einschließlich Entwicklung, Differenzierung und Anpassung an Umweltveränderungen.
Sie spielen auch eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Krankheiten, wie Krebs, bei dem epigenetische Fehlregulationen oft zu unkontrollierter Zellteilung und Tumorwachstum führen.
Durch das Verständnis dieser Prozesse eröffnen sich neue Möglichkeiten für therapeutische Interventionen, die auf die Modifikation epigenetischer Markierungen abzielen, um die Genexpression zu normalisieren.
