Wie funktioniert Epigenetik?

Illustration einer kurzen DNA-Helix, bei der zwei Cytosine methyliert sind (als helle Kugeln dargestellt). Bild: Christoph Bock (Max Planck Institute for Informatics)/Wikimedia Commons, CC-Lizenz

Unsere Gene liegen aufgewickelt als sogenannter „DNS-Protein-Komplex“ oder „Chromatin“ in unserem Zellkern vor. Ohne diese Verdichtung, die man sich wie ein Wollknäuel vorstellen kann, wäre es nicht möglich, den ungefähr zwei Meter langen DNS-Faden im Zellkern unterzubringen. Da wir in jeder Zelle die gleichen Gene haben, in einer Nasenzelle aber andere Gene aktiv sein müssen als in einer Gehirnzelle, steuert unser Körper die Aktivität unserer Gene, indem er bestimmte Gene wie eine Lampe an- oder ausschaltet.

Es gibt verschiedene Arten, bestimmte Kapitel im DNS-Buch unlesbar zu machen. Eine besteht darin, kleine chemische Markierungen, sogenannte Methylgruppen, an die DNS zu binden. Wie du bereits im Kapitel „Chromosomen sind aufgewickelte DNS-Fäden“ gelernt hast, besteht unser Erbgut aus den Buchstaben A, C, G und T. Methylgruppen können sich an den Buchstaben C (Cytosin) binden. Diese Bindung wirkt wie ein Klebstoff. Die verklebten Gene bleiben dicht verpackt und können nicht mehr oder nur schwer von der RNS-Maschinerie abgelesen werden. Dadurch bleiben diese Gene inaktiv.

In weiblichen Schildpattkatzen kann der Effekt der Epigenetik sehr gut beobachtet werden. Das Gen für ihre Fellfarbe – Orange oder Schwarz – liegt auf dem X-Chromosom. Weibliche Katzenembryos schalten früh in der embryonalen Entwicklung eines der beiden Chromosomen aus, um die Gendosis zwischen den verschiedenen Geschlechtern auszugleichen. Der Zufall bestimmt, welches Chromosom in welcher Zelle ausgeschaltet wird, so dass in den Hautzellen der Katzen entweder das Gen für orange Fellfarbe oder das für schwarze Fellfarbe aktiv ist. So kommen die weiblichen Schildpattkatzen zu ihrem ganz persönlichen, schwarz-orangen Fellmuster.

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Dieser Inhalt stammt von der ehemaligen Website gene-abc.ch, die im Jahr 2016 in die Website SimplyScience.ch integriert wurde. Das Gene ABC war eine Initiative des Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (SNF) und wird seit 2016 von der SimplyScience Stiftung weitergeführt.