Genetik und Epigenetik. Welchen Einfluss haben sie auf den Embryo?
Was ist Genetik und Epigenetik?
Genetik und Epigenetik sind zwei eng miteinander verbundene Bereiche der Biologie. Erstere ist wesentlich bekannter und beschäftigt sich damit, zu untersuchen, wie die erblichen Charaktere unter den Generationen übertragen werden. Die DNA ist das Molekül, in dem die genetische Information mit Hilfe eines Codes von 4 Buchstaben gespeichert wird: A, C, G und T. Die Kombination der Buchstaben erfolgt nicht zufällig, sondern auf präzise Weise, da die Lebewesen in diesen 4 Buchstaben die Anweisungen (Gene) zur Synthetisierung aller ihrer Proteine kodifiziert haben. Diese DNA findet sich im Kern der Zellen, gebunden an die Histone, auf die sich die DNA aufwickelt, als wenn es sich um eine Garnrolle handeln würde.
Die Epigenetik wiederum ist ein nicht so bekanntes Gebiet, für dessen Erklärung gewöhnlich die Analogie von Orchester und Partitur verwendet wird. Die Genetik stellt dabei die Partitur einer musikalischen Komposition dar. In der Partitur befinden sich alle Anweisungen für die Interpretation des Musikstückes, d.h. in dem menschlichen Genom befindet sich die erforderliche Information (20-25.000 Gene), um alle Proteine unseres Organismus synthetisieren zu können.
Die Epigenetik dagegen wäre die Interpretation, die das jeweilige Orchester dieser Partitur gibt. Bei dieser Interpretation kann es sein, dass eine bestimmte Passage der Komposition mit höherer Intensität, oder ein Teil der Komposition gar nicht interpretiert wird. Wenn man diese Analogie auf die Biologie überträgt, bedeutet dies, dass nicht alle Gene in allen Zellen auf der gleichen Ebene zum Ausdruck kommen, und dass jede von ihnen eine unterschiedliche Zusammensetzung von Genen ausdrückt, die für ihre Funktion notwendig sind. Die Proteine, die eine Hautzelle für ihre Tätigkeit benötigt, unterscheiden sich z.B. erheblich von denen der Leberzellen. Die Epigenetik ist dafür verantwortlich, zu bestimmen und festzulegen, welche Gene in jeder Zelle zum Ausdruck kommen.
Und wie macht sie das?
Durch Veränderung der DNA oder der Histone mit Hilfe der Verbindung von kleinen Molekülen. Die am besten untersuchte epigenetische Veränderung ist die Methylierung der DNA, d.h. die Verbindung der Buchstaben “C” der DNA mit einem Molekül namens Methyl. Diese Verbindung bewirkt, dass die Gene nicht zum Ausdruck kommen.
Beim Embryo übt die Epigenetik eine wesentliche Funktion aus, da sie die Gene festlegen muss, die ausgedrückt werden müssen, sowie den Zeitpunkt dieser Entwicklung. Alle Zellen des Embryos haben die gleiche, von ihren Eltern geerbte genetische Information. Epigenetische Veränderungen sind die Signale für die Festlegung, welche Gene in jeder Zelle zum Ausdruck kommen, damit eine korrekte embryonale Entwicklung erfolgt.
Dr. José A. Ortiz, Biochemiker von IBBIOTECH, der Gruppe Instituto Bernabeu