Das Wichtigste in Kürze
- Definition: Epigenetik bezeichnet Veränderungen der Genaktivität, die nicht auf einer Änderung der DNA-Sequenz beruhen und bei der Zellteilung weitergegeben werden können.
- Drei Mechanismen: DNA-Methylierung, Histon-Modifikationen und nicht-codierende RNAs.
- Unterschied zur Genetik: Die Genetik betrachtet den Bauplan, die Epigenetik, welche Teile des Bauplans genutzt werden.
- Veränderbar: Epigenetische Markierungen sind grundsätzlich umkehrbar und reagieren auf Umwelt und Lebensstil.
- Begriff: geprägt 1942 von Conrad Hal Waddington, von griechisch epi = auf, über.
Was ist Epigenetik? Die Definition in einem Satz
Epigenetik bezeichnet Veränderungen der Genaktivität, die nicht auf einer Änderung der DNA-Sequenz beruhen und bei der Zellteilung weitergegeben werden können.
Etwas einfacher gesagt: Die Epigenetik bestimmt, welche deiner Gene in einer Zelle an- oder abgeschaltet sind. Der genetische Code selbst bleibt dabei unverändert.
Was bedeutet das Wort Epigenetik?
Der Begriff setzt sich aus dem griechischen epi („auf“, „über“, „zusätzlich“) und Genetik zusammen. Er beschreibt also eine Ebene über den Genen. Geprägt wurde er 1942 vom britischen Biologen Conrad Hal Waddington, der verstehen wollte, wie sich Zellen mit identischer DNA zu ganz unterschiedlichen Geweben entwickeln.
Das Adjektiv epigenetisch bedeutet entsprechend: die Genaktivität betreffend, ohne die DNA-Sequenz zu verändern.
Wie funktioniert Epigenetik? Die drei Mechanismen
1. DNA-Methylierung: Enzyme hängen kleine Methylgruppen an bestimmte Bausteine der DNA, vor allem an Cytosin neben Guanin (CpG-Stellen). Eine starke Methylierung in der Steuerregion eines Gens bremst seine Aktivität meist aus. Die DNA-Methylierung ist der am besten untersuchte epigenetische Mechanismus und die Grundlage epigenetischer Tests.
2. Histon-Modifikationen: Deine DNA ist rund zwei Meter lang und um Proteinspulen gewickelt, die Histone. Chemische Anhänge an den Histonen, etwa Acetyl- oder Methylgruppen, lockern oder verdichten die Verpackung. Locker gepackte DNA ist lesbar, dicht gepackte bleibt verschlossen.
3. Nicht-codierende RNAs: Ein großer Teil der DNA wird in RNA-Moleküle übersetzt, die keine Proteine bilden. Manche davon, etwa microRNAs, fangen Boten-RNA ab und verhindern so die Herstellung bestimmter Proteine. Andere lenken Umbau-Enzyme an bestimmte Stellen im Erbgut.
Zusammen ergeben diese Markierungen das Epigenom. Jeder Zelltyp hat ein eigenes Epigenom, wie das Roadmap Epigenomics Project mit 111 kartierten Referenz-Epigenomen gezeigt hat.
Was ist der Unterschied zwischen Genetik und Epigenetik?
| Genetik | Epigenetik | |
|---|---|---|
| Untersucht | die DNA-Sequenz (Bauplan) | die Steuerung der DNA (Nutzung des Bauplans) |
| Veränderung durch | Mutationen | chemische Markierungen |
| Dauerhaftigkeit | in der Regel dauerhaft | grundsätzlich umkehrbar |
| Beeinflussbar durch Lebensstil | kaum | teilweise |
| In allen Körperzellen gleich | weitgehend ja | nein, je nach Zelltyp verschieden |
Ein klassisches Beispiel: Eineiige Zwillinge haben dieselbe DNA, also dieselbe Genetik. Ihre Epigenome werden mit den Jahren aber zunehmend unterschiedlich.
Welche Fachbegriffe solltest du kennen?
- Genexpression: das Ablesen eines Gens und die Herstellung des passenden Proteins.
- Epigenom: die Gesamtheit aller epigenetischen Markierungen einer Zelle.
- CpG-Stelle: ein Abschnitt, an dem auf den DNA-Baustein Cytosin ein Guanin folgt. Hier sitzen die meisten Methylgruppen.
- Chromatin: die Verpackungsform aus DNA und Histonen.
- Epigenetische Uhr: ein Rechenmodell, das aus Methylierungsmustern das biologische Alter schätzt. Mehr dazu in Biologisches Alter.
- Imprinting (Prägung): Bei einigen Genen ist nur die Kopie von Mutter oder Vater aktiv. Die andere ist epigenetisch stummgeschaltet.
Wozu braucht der Körper Epigenetik?
Ohne Epigenetik gäbe es keine spezialisierten Zellen. Sie sorgt dafür, dass eine Leberzelle Leberzelle bleibt und nicht plötzlich Gene einer Nervenzelle abliest. Außerdem erlaubt sie dem Körper, auf Veränderungen zu reagieren, zum Beispiel auf Training, Nahrung oder Stress, ohne den Bauplan selbst umzuschreiben. Fehler in diesem System spielen bei vielen Erkrankungen eine Rolle, besonders bei Krebs. Einen Überblick gibt Welche Krankheiten sind epigenetisch gesteuert?.
Ist Epigenetik veränderbar?
Ja, grundsätzlich. Epigenetische Markierungen werden ständig gesetzt und wieder entfernt. Manche Muster sind sehr stabil, zum Beispiel die, die einen Zelltyp festlegen. Andere reagieren innerhalb von Stunden, etwa im Muskel nach dem Training. Welche Faktoren nachweislich mit epigenetischen Mustern zusammenhängen, liest du in Wie kann ich meine Gene beeinflussen?.
Wo erfährst du mehr?
Diese Seite ist bewusst kurz gehalten. Für die Tiefe empfehlen wir:
- Einsteiger mit Alltagsbeispielen: Was ist Epigenetik? Einfach erklärt
- Der große Überblick: Themen-Hub Epigenetik
- Die Beweislage: Ist die Epigenetik bewiesen?
Häufige Fragen
Was ist Epigenetik in einem Satz?
Epigenetik bezeichnet Veränderungen der Genaktivität, die nicht auf einer Änderung der DNA-Sequenz beruhen und bei der Zellteilung weitergegeben werden können.
Was bedeutet epigenetisch?
Epigenetisch bedeutet „die Genaktivität betreffend, ohne die DNA-Sequenz zu verändern“. Eine epigenetische Veränderung schaltet ein Gen also an, ab oder dimmt es, während der genetische Code gleich bleibt.
Was sind die drei Mechanismen der Epigenetik?
DNA-Methylierung, Histon-Modifikationen und nicht-codierende RNAs. Zusammen bestimmen sie, wie zugänglich ein Gen für die Ablese-Maschinerie der Zelle ist.
Was ist der Unterschied zwischen Genetik und Epigenetik?
Genetik beschreibt die DNA-Sequenz, also die Buchstaben des Bauplans. Epigenetik beschreibt die Markierungen, die festlegen, welche Teile des Bauplans gelesen werden. Mutationen sind dauerhaft, epigenetische Markierungen grundsätzlich umkehrbar.
Wer hat den Begriff Epigenetik geprägt?
Der britische Entwicklungsbiologe Conrad Hal Waddington im Jahr 1942.
Quellen
- Waddington C. H. (2012): The epigenotype (Nachdruck des Originals von 1942). International Journal of Epidemiology 41(1): 10–13. doi:10.1093/ije/dyr184
- Allis C. D., Jenuwein T. (2016): The molecular hallmarks of epigenetic control. Nature Reviews Genetics 17(8): 487–500. doi:10.1038/nrg.2016.59
- Roadmap Epigenomics Consortium (2015): Integrative analysis of 111 reference human epigenomes. Nature 518: 317–330. doi:10.1038/nature14248
- Robertson K. D. (2005): DNA methylation and human disease. Nature Reviews Genetics 6(8): 597–610. doi:10.1038/nrg1655
- Fraga M. F. et al. (2005): Epigenetic differences arise during the lifetime of monozygotic twins. PNAS 102(30): 10604–10609. doi:10.1073/pnas.0500398102
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