Umwelteinflüsse auf das Epigenom
Das Epigenom eines Menschen ist nicht starr, sondern wird durch Lebensstil- und Umweltfaktoren beeinflusst. So führen beispielsweise bestimmte Nährstoffe dazu, dass Methylgruppen an die Base Cytosin in den CpG-Inseln der DNA angehängt werden. Eine der am häufigsten zitierten Studien zu diesem Thema veröffentlichten die US-Amerikaner Robert Waterland und Randy Jirtle 2003 in der Fachzeitschrift „Molecular and Cellular Biology“.
Wissenschaftliche Beratung:
Dr. Stefan Dehmel, Abteilung Strategie, Programme und Ressourcen, Helmholtz Zentrum München
Dr. Klaus Rehmann, Abteilung Strategie, Programme und Ressourcen, Helmholtz Zentrum München
Die Forscher gaben krankheitsanfälligen, gelben Mäusen, bei denen das sogenannte Agouti-Gen aktiv ist, während ihrer Trächtigkeit Folsäure, Vitamin B12, Cholin und Betain. Die Nährstoffe sorgten dafür, dass in den CpG-Inseln vor dem Agouti-Gen Methylgruppen an das Cytosin angehängt wurden. Die Folge: Bei den Nachkommen wurde das Gen abgeschaltet, und sie waren braun, schlank und hatten kein erhöhtes Krankheitsrisiko. Nachfolgende Studien belegen, dass Nährstoffe wie Folsäure und Vitamin B12 nicht nur die DNA-Methylierung und damit die Eigenschaften der direkten Nachkommen, sondern auch die der darauffolgenden Generationen beeinflussen.
Schadstoffeinflüsse
Auch bestimmte Schadstoffe können den Methylierungsgrad der DNA verändern, und zwar ebenfalls über mehrere Generationen hinweg, wie Studien zeigen. Eine US-amerikanische Forschergruppe hat zum Beispiel trächtige Ratten mit hormonell wirksamen Pflanzenschutzmitteln behandelt. Die männlichen Nachkommen dieser Ratten wiesen eine verringerte Spermienaktivität auf und waren häufig unfruchtbar. Die Forschenden konnten diesen Effekt nicht nur bei den direkten männlichen Nachkommen, sondern auch bei den Enkeln und Urenkeln beobachten. DNA-Analysen ergaben, dass die Fortpflanzungsfähigkeit in der männlichen Linie mit der Rate der DNA-Methylierung zusammenhing.
Epigenetik: Ziele und Hoffnungen der Forschung
Ziele
Die Epigenetik untersucht, wie übergeordnete Steuerungselemente des Genoms die Aktivität der Gene beeinflussen. Die Forscher erwarten sich viel davon.
Wie funktioniert die Epigenetik?
Mechanismen
Epigenetische Phänomene verändern nicht die Basenabfolge der DNS, sondern die chemische Struktur der DNS-Basen und/oder die Verpackung der DNS.
Epigenetik: Welchen Nutzen hat dieser Forschungsansatz?
Nutzen
Bedeutend ist die Epigenetik vor allem auch für das Verständnis komplexer chronischer Krankheiten wie Asthma, COPD oder auch Diabetes.
Epigenetik: Aktuelle Forschungsaktivitäten
Forschung
Langfristiges Ziel der epigenetischen Forschung ist es, Medikamente zur Therapie von chronischen Krankheiten zu entwickeln.
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Quellen
- Dahlhoff, C., et. al.: Epigenetik und Ernährung. In: Ernährung, 2008; 3, 116-124
- Waterland, R. A. und Jirtle, R. L.: Transposable Elements: Targets for Early Nutritional Effects on Epigenetic Gene Regulation. Mol. Cell. Biol. August 2003 vol. 23 no. 15
- Dolinoy, D. C.: The agouti mouse model: an epigenetic biosensor for nutritional and environmental alterations on the fetal epigenome. Nutr Rev. 2008 Aug; 66(Suppl 1): S7–11.
Letzte Aktualisierung: 23.05.2018
