Heterochromatin

1. Dunkel anfärbbar

2. Stark kondensiert

3. Transkriptional eher inaktiv

4. Silenced benachtbarte Gene

5. Auch am Centromer vorhanden

6. Breitet sich aus, wenn es nicht daran gehindert wird

   
   

Primär wird Cytosin methyliert, die methylierung erfolgt an der 5'-Position des Cytosin-Rings

Als 5.Base wird Cytosin bezeichnet welches eine Modifikation ᵐ⁵C besitzt

In Bakterien wird Adenin methyliert und dies dient dem Schutz (RM-System)

Hemimethylierte DNA:

-> Zustand, in dem nur eine der beiden komplementären Stränge der DNA methyliert ist.

• DNMT1

• DNMT3a

• DNMT3b

-> DNMT= DNA-MethylTransferase

Die methylierung ist eine enzymatische Reaktion

Hemimethylierte DNA hat eine 100x bessere kₘ für die Methylierung als unmethylierte DNA

2. De novo: Erzeugt neue Methylierung auf der DNA

   -> DNMT3a, DNMT3b (o. Hhal Methyltransferase)

3. Replikation und Erhalt: Erhält Methylierung wärend der Replikation

   -> DNMT1

CpG-Inseln sind spezielle DNA-Regionen in Säugetiergenomen, die reich an CpG-Dinukleotiden sind, in denen ein Cytosin (C) direkt an ein Guanin (G) gebunden ist, wobei die Cytosine in der Regel methyliert sind.

• 70% der CpGs in Säuger sind methyliert

• G+C Gehalt > 50%

• 75% kürzer als 850 bp

• Ca. 50% in Näher von Promotorregionen

• 60-70% der Promotorregionen enthalten CpGs

• Ca. 25% der CpG Inseln liegen in Genbereichen

• Histon und DNA Methylierung verstärken sich gegenseitig

• Bereiche mit viel methylierter DNA sind bevorzugt auch Bereiche stark methyliertem (Hetero)-Chromatins

1) Methylierte Histonschwänze binden Protein mit Chromdomäne (HP1) (grün)

2) Protein mit Chromdomäne (grün) rekrutiert DNA Methyltransferase (SUV39H1) (türkis)

3) DNA Methyltransferase methyliert benachtbarte DNA

4) Remodelierungskomplex (dunkelblau) bindet an Region methylierter DNA

5) Untereinheiten erkennen spezifisch methyliertes Cytosin (grün)

1. Verdichtet Chromatinstruktur (Heterochromatin)

2. Repression

3. Reduziert DNA-Bindung vieler Proteine (major Groove wird verkleiner durch CH₃)

4. Bei der Zellteilung (Kondensation der Chromosomen)

1. Imprinting

2. X-Chromosom Inaktivierung

3. Regulation der Genexpression

4. Genomstabilität (Transposon Schutz)

5. Segregation der Chromosomen

Boundary-Elemente/Insulatoren, sind spezielle DNA-Sequenzen im Genom, die eine Rolle bei der Organisation und Regulierung der Chromatinstruktur spielen.

• Fungieren als Barrieren/Grenzen, trennen Interaktionen zwischen chromosomalen Domänen

• Verhindern Ausbreitung von chromosomalen Modifikationen

• Blockieren epigenetischen Signalen

• Dienen wahrscheinlich auch als Aufhänger der Chromosomen an die Kernmembran

• DNA- Methylierung ändert sich während der Gametogenese und frühen Embryonalentwicklung drastisch

• Niedrigster Methylierungsgrad im Blastula-Stadium

Typischerweise sehr niedrig?

In eine differenzierte Zelle und eine Stammzelle

Weil sie die Regeneration defekter Zellen/Organe ermöglichen können

1. Zellentnahme: Reife Euterzelle

2. Entfernung des Zellkerns: Erzeugung enukleierte Zelle (Zelle ohne Kern)

3. Eizellenspende: Eizelle von einem anderen Schaf, ebenfalls Kern entfernt

4. Fusion und Kultur: Kern der Eizelle wurde in die entkernte Euterzelle eingeführt

   Durch elektrische Impulse oder chemische Stimulanzien wurde der Zellkern mit der Eizelle verschmolzen. Die resultierende Zelle wurde dann in einer Nährlösung kultiviert, um ihre Entwicklung zu fördern.

5. Embryotransfer: Übertragung des frühen Embryos in eine andere Leihmutter

6. Geburt von Dolly: Dolly war ein Klon des Schafs, von dem die ursprüngliche Zelle entnommen worden war.

Nur 4 bekannte Transkriptionsfaktoren sind nötig: OCT4, c-MYC, KLF4 und SOX2

• Zufällig

• Durch Xist und Tsix

Beides wird von beiden X Chromosomen gebildert

-> Xist bindet an Chromosom von dem es gebildet wird

-> Tsix verhindert die Bindung am anderen Chromosom

• Xist RNA bedeckt das Chromosom und nur noch Xist wird auf dem inaktiven Chromosom gebildet.

• Tsix bedeckt das zweite aktive Chromosom und verhindert die Ausbreitung der Inaktivierung

• Xist rekrutiert Proteine die zur Histonmethylierung führen

Uniparentale Disomie (UPD) ist ein genetischer Zustand, bei dem ein Individuum zwei Kopien eines bestimmten Chromosoms oder eines Teils davon von einem Elternteil und keine Kopie von dem anderen Elternteil erbt.

-> Bei ca. 40 Loci führt dies zu Krankheiten

• Angelman-Syndrom

• Prader Willy Syndrom

• Beckwith Wiedemann Syndrom

Genomic Imprinting, ist ein epigenetisches Phänomen, bei dem die Expression eines Gens davon abhängt, ob es von der Mutter oder vom Vater geerbt wurde.

Dies bedeutet, dass die Expression eines bestimmten Gens von der elterlichen Herkunft des Allels abhängig ist.

Reversible Veränderung der Genexpression die nicht durch Änderung der DNA-Sequenz bewirkt werden

-> Epigenetische vererbung ist der Informationstransfer von einer Zelle auf die Tochterzelle

-> Phänotypische Veränderungen die ohne änderung der Genomsequenz auskommen

-> Die meisten werden im frühen Embryonalstadium festgelegt

• Viele epigenetische Effekte werden durch Methylierung verursacht

• auch Umwelteinflüsse haben einen Effekt auf die Methylierung

• Entwicklung von Krebszellen hat fast immer etwas mit veränderter Methylierung zu tun

• Epigenetische Effekte sind fast immer nur in somatischen Zellen

• Mit zunehmenden Alter gibt es Veränderungen in der Methylierung

• manche Stellen werden stärker methyliert oder demethyliert

• einige CpG Inseln werden de novo methyliert

• Vorgang in verschiedenen Gewebe unterschiedlich schnell