Prinzipien der Epigenetik und möglicher Einfluss von Xenobiotika oder Umweltgiften auf epigenetische Strukturen und Muster

  • Das menschliche Genom kann trotz seiner Vielfalt und seiner über 20.000 Gene die Komplexität des Lebens und des Verhaltens nicht ausreichend abbilden. Die Epigene-tik als Teilgebiet der Genetik erlaubt eine fein regulierte Variabilität zwischen Genex-pression einerseits und der Umweltfaktoren andererseits. Die Evolution hat sich diese Option erschlossen, durch den modulierbaren epigenetischen Code die Genexpres-sion an das jeweilige Habitat anzupassen. Dabei haben sich 2 Mechanismen herauskristallisiert. Zum einen werden die Basen der DNA mit funktionellen Gruppen (z. B. Methylierung, Azetylierung) versehen, zum anderen wird die Transkription über Histonproteine gesteuert, die ebenfalls durch funktionelle Gruppen (Methylierung, Azetylierung, Phosphorylierung etc.) in ihrer Aktivität reguliert werden können. Damit ergibt sich eine schier unendliche Vielfalt der individuellen flexiblen genetischen Expression und Phänotypen. Durch die Epigenetik lassen sich zahlreiche biologische Phänomene erklären, wie z. B. die Entwicklung einer Bienenkönigin oder die Phänotypen des Wolfsbarschs oder des Leimkrauts. Aber auch zahlreiche Erkrankungen wie das Angelman/Prader-Willi-Syn-drom können über epigenetische Codierung erklärt werden. Ihre biologische Bedeu-tung belegt die Epigenetik vor allem durch die Anpassungsfähigkeit der Genexpres-sion an Umweltbedingungen. Psychischer Stress, Temperatur, Lärm, Hungerzustände und Xenobiotica können die epigenetischen Muster der Histone und DNA modifizie-ren und an nachfolgende Generationen weitergegeben werden. Neben biochemischen Grundlagen der Epigenetik werden in der Arbeit physikoche-mische Einflussfaktoren wie Temperatur, Radikale oder Xenobiotika diskutiert. In einem Modell wird ausgehend vom Dipolcharakter der DNA ein Kondensatormodell entwickelt, um die Dynamik epigenetischer Variation molekularbiologisch zu be-schreiben. Schadstoffe in der Umwelt werden zunächst in Bezug auf ihre Verfügbarkeit mittels einfacher toxokokinetischer Modelle besprochen. Eine Literaturübersicht fasst die bisherigen wichtigsten Ergebnisse der epigenetischen Umwelttoxikologie zusammen und diskutiert daraus resultierende Risiken und Fragestellungen. Aus den Mechanismen lassen sich diverse Potenziale der Epigenetik für die Biologie, Umweltwissenschaften und Medizin ableiten. Die Übertragung funktioneller Gruppen kann gezielt durch Inhibitoren und Induktoren moduliert werden. So können Wachs-tum und Phänotypen oder biologische Eigenschaften von Pflanzen und Tieren gezielt verändert werden. Die Empfindlichkeit gegenüber toxischen Xenobiotica könnte vermindert werden, ebenso trägt die Epigenetik zum Verständnis der toxodynamischen Wirkung bei. Schließlich profitiert die Medizin davon, Erkrankungen zu verstehen und gewinnt die Perspektive, durch epigenetische Pharmaka Erkrankungen - auch Krebserkrankungen - zu behandeln. Nicht außer Acht gelassen werden darf, dass aus den Techniken auch ein Missbrauchspotenzial erwachsen kann, was gerade im Hinblick auf die Dopingprobleme aufmerksam zu verfolgen ist. Den ethischen Fragen dürfen wir nicht aus dem Weg gehen. Was machbar ist, ist nicht immer gut, aber wo wir Gutes machen können, sollten wir es tun.

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Metadaten
Author:Horst Josef Koch
Advisor:Füssel Jens
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:BianoGMP GmbH
Ronneburger Str. 74, 07546 Gera
Date of Publication (online):2021/06/08
Year of first Publication:2021
Publishing Institution:Westsächsische Hochschule Zwickau
Release Date:2021/09/30
Tag:Epigenetik, Umwelt, Xenobiotica, DNA, RNA, Histone
Page Number:124
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Physikalische Technik, Informatik