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Epigenetik und Chromatin (Fach) / VL1 (Lektion)
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- 2 Prinzipien der Epigenetik - Stochastische Inaktivierung - Klonale Vererbung (epigenetische Imprints der Zelle werden an Tochterzellen vererbt)
- Epigenetisches Phänomen Calico Cat - Schildpattkatzen - Variegation = gefleckt - Gen für Fellfarbe auf X- Chromosom - Mutation rot: Abwesenheit von Melanin - je nachdem welches X in Entwicklung aktiv wird andere Fellfarbe ausgeprägt, man sieht wann welches Körperarreal gebildet wurde - erfolgt zufällig: stochastischer Effekt - zeigt Dosis- Effekt
- Agouti- Lokus bei Mäusen - Besipiel für Stochstische Inaktivierung - neben Agouti-Gen ist Lokus von Retrotransposin- Insertion - Transposon kann reprimierend wirken, beeinflusst benachbartes Agouti-Gen mit - Methylierung legt Gen still - Ausprägung der Fellfarbe = Zufall - gleicher Genotyp
- Klassische Definition Epigenetik Phänomen, bei denen mitot./meoit. vererbare Veränderungen der Genfunktion auftreten, die nicht durch Veränderung der DNA- Sequenz erklrärt werden können.
- Moderne Definition Epigenetik = Summe der Veränderungen am Chromatin-Template, die zusammen die unterschiedlichen Zustände der Genexpression und des Gen- Silencing im selben Genom etablieren und propagieren.
- Genetik vs. Epigenetik Genetik: - Änderung der DNA- Sequenz, vererbt, lässt Spezies entstehen, in Keimbahn Epigenetik: - Änderung am Chromatin (chemisch), mehr oder weniger stabil, lässt Variabilität entstehen, Körperzellen
- Epigenetische Mechanismen 1. Modifikation der Histone (posttransl.) 2. Modifikaion der DNA 3. Chromatin Remodeling (Position Nukleosomen) 4. Histonvarianten (Alternative Histone) 5. Nicht- kodierende RNAs
- Wie entstehen Modifikationen? - benötiugte werden Writer, Reader, Eraser
- Acetylierung - an Lysin - neutralisiert positive Ladung von Lysin, Interaktion mit negativ geladener DNA schwächer: Öffnung der 30nm Faser Writer: Histon- Acetyltransferase Reader: Bromo-Domäne Eraser: Histon- Deacetlyasen
- Phosphorylierung - Phosphatgruppe an AS mit Hydroxygruppe, zB. Serin, Threonin Writer: Kinase Reader: SANT Eraser: PPTase (Phosphatase)
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- Histon- Methylierung von Arginin - Transfer von Methylgruppe von Cofaktor S- Adenosyl-L- Methionin auf ω- Stickstoffatom Writer: Arginin- methyltranferase Reader: Tudor (?) Eraser: Arginin- Demethylase
- Lysinmethylierung Writer: Lysinmethyltransferase Reader: Chrome (?) Eraser: Lysin- Demethylase
- Was ist "Epigenetic landscape"? Zelle hat viele Entscheidungsmöglichkeiten geht durch "Landschaft" im Verlauf der Differenzierung, am Ende "Tal": differenzierte Zelle - von omnipotent zu differenziert
- Können Zellen dedifferenziert werden? Transdifferenzierung erfordert Energie! Kugel muss wieder "bergaufwärts" geschoben werden Imprints müssen rückgängig gemacht werden - exprimierte Pluripotenzmarker in Adulten Zellen müssen dedifferenziert werden Epigenetische Änderungen leichter rückgängig zu machen als genetische
- Chromatin kanonische (normale) Histone: aus Untereinheiten: H2A, H2B, H3, H4 bilden zusammen halbes Histon 2 halbe Histone lagern sich zusammen Histon-Oktamere + DNA (147bp)= Nukleosom → 2 Windungen DNA um Histon - kanonische Histone haben immer gleiche Positionen und immer sind die UE H3 und H4 oben - über H3 und H4 ist Dyaden-Axe: Austrittsstelle der DNA, dort lagert sich H1 an
- Histon-fold-domain - Histone haben alpha-Helix-Motiv - 3 Helices greifen ineinander und verbinden sich - N-Terminus flexibel - 10nm Faser hat kein H1 - 30nm Faser hat H1: Durch Überkreuzung an der Dyaden- Axe entsteht Struktur mit H1 im Zentrum, führt zum Verdrillen der Fasern
- Wie kann man Chromat untersuchen? 1. DNase- Verdau: Endonuklease schneidet an Bereichen ohne Histon ("offenen Bereichen") Verdau muss zeitlich und mengenm. limitiert sein! DNA- bereiche die um Histone gewickelt sind und linker-DNA getrennt 2. Micrococcal nuclease (MNasen) - MNasen schneiden in linker-Region - DNA die übrig bleibt entspricht Größe des Nukleosomens, pro Schnitt 1 Nukleosomen beantwortet, wo Nukleosomen liegen