Epigenetik: Ein Revolutionärer Blick Auf Die Funktionsweise Von Menschen

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Wissenschaftler legen fest, wie lebenserfahrungen - von der exposition durch toxine bis hin zum befall - die genomexpression verändern können.

Wissenschaftler ermitteln jetzt genau, wie sich die Natur auf die Natur auswirkt. Lebenserfahrungen - von der Exposition des Toxins bis hin zur körperlichen Neigung - können die Genexpression auf dynamische und manchmal reversible Weise verändern.
Diese Erkenntnisse - das Ergebnis eines aufkeimenden Feldes namens Epigenetik - wurden durch die 2003 abgeschlossene Sequenzierung des menschlichen Genoms unterstützt. Das Genom selbst hat jedoch einen begrenzten Wert für das Verständnis von Krankheiten und menschlichen Eigenschaften.
Die meisten Merkmale und Krankheiten beinhalten eine Vielzahl von Genkombinationen, und "während Sie bestimmte assoziierte Gene identifizieren können, erklären sie nicht viel", sagte Dennis Grayson, Forscher an der University of Illinois in Chicago. Das Epigenom kann jedoch unzählige Erklärungen liefern.
Das Überraschendste an diesem revolutionären Feld, so Grayson, ist, dass noch niemand darüber spricht.
Der echte Chef
Es ist allgemein bekannt, dass Menschen die Mehrheit ihrer Gene mit Affen und Affen, sogar Würmern und Mäusen teilen. Dies ist das Epigenom, das uns davon abhält, "einen langen Schwanz und eine Schnauze zu haben", sagte Randy Jirtle, Pionier der Epigenetikforschung an der Duke University in North Carolina.
Epigenom bedeutet wörtlich "über dem Genom". Es ist ein molekulares Markierungssystem, das die Genexpression kontrolliert, ohne die DNA-Sequenz zu verändern. In gewisser Weise ist das Epigenom der Chef des Genoms.
In den ersten Wochen nach der Befruchtung eines Eies - wenn sich seine Zellen rasch vermehren und sich zu einem vollwertigen Körper entwickeln - fungiert das Epigenom als übermächtiger Mikromanager. Jede neue Zelle hat identische DNA, aber das Epigenom befiehlt einigen Zellen, als Hautzellen zu fungieren, andere wiederum werden zu Neuronen.
Neue Ansicht
Es wurde einmal gedacht, dass dieses Nitpicking nach der Geburt zurückging, abgesehen von einem kurzen Wiederaufleben um die Pubertät. In letzter Zeit haben Wissenschaftler jedoch erkannt, dass der Chef immer zuschaut - und nicht nur das Genom, sondern auch die Welt als Ganzes erfasst.
"Das Faszinierende daran ist, dass das Epigenom der Vermittler zwischen den Genen und der Umwelt ist", sagte Liang Liu, Forscher an der University of Alabama in Birmingham
Lebensmittel, Umweltverschmutzung, giftige Chemikalien (wie sie in harten, durchsichtigen Kunststoffen vorkommen), Drogen, Stress, sogar Bewegung und soziale Interaktion können das Epigenom beeinflussen und seine Haltung gegenüber der DNA verändern, sagte Liu.
Manchmal reagiert das Epigenom auf Umwelteinflüsse, indem es ein Gen über einen geladenen molekularen Boten auffordert, entweder mit der Arbeit zu beginnen oder härter zu arbeiten. Zum Beispiel haben Experimente von Michael Meaney und Kollegen der McGill University gezeigt, dass, wenn Rattenmütter zu ihren Jungen zärtlich sind, das Epigenom des Babys ein Gen fördert, das dem Welpen hilft, auch in Stresssituationen ruhig zu bleiben. (Umgekehrt wachsen vernachlässigte Rattenwelpen beobachtbar ängstlich auf.)
Zu anderen Zeiten stuft das Epigenom ein Gen ab. Bei vielen Krebserkrankungen handelt es sich tatsächlich um ein irrationales epigenetisches Abfeuern des Gens, das Tumore abwehrt. Die Abgabe eines molekularen rosafarbenen Slips - häufig einer Methylgruppe - an das Gen spornt die DNA-Spirale an. Die Kontraktion macht es für Transkriptionsfaktoren schwieriger oder unmöglich, mit dem Gen zu interagieren - beispielsweise, wenn ein Mitarbeiter von seiner Blackberry-, Computer- und Kontaktliste gestrichen wird.
Wishy-washy
Das Epigenom ist jedoch gelegentlich ein wahnsinniger Supervisor. In einigen Fällen können epigenomische "Entscheidungen" rückgängig gemacht werden, sagte Jirtle.
Viele medizinische Behandlungen, so Grayson, wie etwa die, die für Krebs und Schizophrenie entwickelt werden, versuchen, das Epigenom dazu zu bringen, seine Meinung zu ändern. Ebenso können gesunde Ernährungsgewohnheiten und Lebensstil die Genexpression positiv beeinflussen. "Lebensmittel sind wirklich Medizin, wenn Sie über epigenetische Veränderungen sprechen", sagte Jirtle.
Selbst zwischenmenschliche Beziehungen können das Epigenom zu einer Herzensänderung veranlassen. Als beispielsweise vernachlässigte Rattenkinder von liebevollen Müttern adoptiert wurden, wurde das talentierte Stressreaktionsgen wieder eingesetzt. Und die Welpen beruhigten sich.
Die Geschmeidigkeit des Epigenoms verdeutlicht die Macht, die wir über uns selbst und unsere Kinder haben können, sagte Jirtle. Und gibt Hoffnung, dass komplizierte Krankheiten eines Tages Heilungen haben werden.

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