Lebensstil-Umweltfaktoren-Gene: Vom Wesen der Epigenetik
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- Gerhard Waltz
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1 Lebensstil-Umweltfaktoren-Gene: Vom Wesen der Epigenetik Karl Heinimann, MD PhD Medizinische Genetik Universitätskinderspital beider Basel 14. Internationales Seminar DESO St. Gallen, 25. August 2011
2 Epigenetik in den Schlagzeilen
3 Genetik-Dimensionen Erde Zelle Land Chromosom Kanton/ Region Chrom.bande Stadt Gen Leute Basenpaare ACGT
4 Anzahl entschlüsselter Genome Entschlüsselung des Erbguts: Revolution des Wissens...
5 Das 1000 Dollar-Genom - und die 1000 Genome
6 Was macht ein Genetiker?
7 Der Organismus: Wechselspiel Genetik - Umwelt Epi- Genetik Umwelt Exogene Faktoren Phänotyp Karzinogene Tumorviren UV Zufall
8 Entstehung von Krebs: Wechselspiel Genetik-Umwelt Beispiele: Lungenkrebs Gebärmutterhalskrebs Hautkrebs Vererbung Keimbahn-Mutation Umwelt Karzinogene Tumorviren UV Beispiele: Erblicher Brustkrebs Erblicher Dickdarmkrebs
9 Entstehung von Dickdarmkrebs Normale Darmschleimhaut Adenom / Polyp Karzinom / Krebs Nature Reviews Cancer 10 (-20?) Jahre
10 Entstehung von Dickdarmkrebs Normal Adenom Karzinom 10 (-20) Jahre (?) N Engl J Med 361;125;2009 Anhäufung von Mutationen in Tumorsuppressor- und Onkogenen Krebs ist eine genetische Krankheit!
11 Analogie Gen Kochrezept Gen Kochrezept Gen Rezept Nukleotid/Basenpaare Zutaten Basenpaare / Nukleotide R A H M Zutaten Eiweiss / Protein Kuchen Eiweiss / Protein Gericht
12 Mutation Schreibfehler Gen Kochrezept Gen Rezept Mutation Nukleotid/Basenpaare Zutaten Basenpaare / Nukleotide R U H M Zutaten Kein Rahm Eiweiss / Protein Kuchen Eiweiss / Protein Gericht
13 Das zentrale Dogma der Molekularbiologie
14 Erkenntnisse vom Human Genome Project Ca. 1% der ca. 3 Mia Basenpaare kodieren für Proteine ca Gene Zum Vergleich: - Hefe: ~ Gene - Fliege: ~ Gene - Pflanzen: ~ Maus: ~ Trichomonas vaginalis: ca Gene Ca. 50% des Genoms bestehen aus repetitiven Elementen
15 Erkenntnisse vom Human Genome Project
16 Das zentrale Dogma der Molekularbiologie...wird komplexer
17 Epigenetik (epi: griech. auf, darauf ) The structural adaptation of chromosomal regions so as to register, signal or perpetuate altered [gene] activity states. Adrian Bird, Nature Vol.:447, 24 May 2007 Mechanismen und Konsequenzen vererbbarer Chromosomen- Modifikationen auf die Genfunktion, die nicht auf Veränderungen der DNA- Sequenz beruhen
18 Epigenetische Gen-Regulation 1 Terese Winslow, Spektrum der Wissenschaft ) Chromatin-Remodeling/Nukleosom-Positionierung 2) Histon(schwanz)-Modifikation 3) DNA-Methylierung 2 3
19 Epigenetik & Entwicklung durch Chromatin-remodellierende Komplexe Nature, Vol January 2010
20 Epigenetik & Entwicklung durch (De- und Re-) Methylierung
21 Inaktivierung des X-Chromosoms durch DNA-Methylierung Bei Frauen (XX) ist in jeder Zelle nur ein X-Chromosom aktiv. Das zweite X-Chromosom wird durch DNA-Methylierung inaktiviert (Dosiskompensation). Calico-Katze
22 Epigenetische Genregulation als Schutzmechanismus - Schutz vor hüpfenden Genen (Transposons) Terese Winslow, Spektrum der Wissenschaft 2010
23 Epigenetik & Ernährung (Neo-) Lamarckismus im 21. Jhdt... Marche de la nature : Im Laufe des Lebens erworbene Eigenschaften der Eltern können an die Nachkommen vererbt werden. (Vorläufer und eigtl. Antithese zu Darwins Evolutionstheorie (Mutation und Selektion)) Jean-Baptiste de Lamarck ( )
24 Epigenetik & Ernährung Ein Experiment - Leere Kreise: unmethylierte CpG-Region - Volle Kreise: methylierte CpG-Region - Auf dem a-allel ist das Agouti-Gen mutiert (keine Phäomelanin-Produktion) Mol. Cell. Biol. 23, (2003)
25 Lamarckismus im 21. Jhdt: Nahrung, Phänotyp und Epigenotyp Gabe von Methyl-Donoren (Folsäure, Vit. B12,...) 2 Wochen vor der Paarung Mol. Cell. Biol. 23, (2003)
26 Effekt von Methyl-Donoren in der Nahrung auf Phänotyp und Epigenotyp mehrheitlich gelbes Fell mehrheitlich braunes Fell Mol. Cell. Biol. 23, (2003)
27 Effekt von Folsäure/Vit.B12-Diät auf Phänotyp und Epigenotyp FAZIT: Methyl-Donor-Supplementation vor und während der Schwangerschaft kann den Phänotyp der Nachkommen durch Methylierung des Epigenoms ändern. Mol. Cell. Biol. 23, (2003)
28 Epigenetik & chronischer Stress Gestörte Zellerneuerung?
29 Epigenetik & chronischer Stress: Vielfältige Folgen denkbar
30 Genetik Epigenetik & Krebs: Von Mutationen und Epimutationen Epigenetik
31 Epigenetik & Krebs Epigenetische Biomarker
32 Epigenetik & Krebs: Neue Therapieansätze
33 Epigenetik & weitere Krankheiten
34 Wechselspiel Genotyp - Epigenotyp Altern Genotyp Epi- Genotyp Umwelt Phänotyp in Gesundheit und Krankheit Elterlicher Epigenotyp
35 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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