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Epigenetik

Faktoren der epigenetischen Kontrolle der Genexpression

Der Begriff Epigenetik beschreibt vererbbare Veränderungen der Genexpression, die nicht auf Änderungen der DNA-Sequenz zurückzuführen sind.

Zu den epigenetischen Modifikationen zählen zum einen Methylierungen von Cytosinbasen der DNA, die von DNA-methylierenden Enzymen, den DNMTs, katalysiert werden. Zum anderen sind posttranslationale Veränderungen von Histonen, nicht-kovalente Mechanismen wie Umgestaltung der Nukleosomen sowie nicht-kodierende RNAs als epigenetische Kontrollmechanismen der Genexpression von Bedeutung.

Durch epigenetische Veränderungen können Zellen trotz identischer genetischer Information unterschiedliche zelluläre Identitäten ausprägen. Neben der Gewebedifferenzierung spielen epigenetische Modifikationen auch bei biologischen Prozessen wie der Vererbung von mutter- beziehungsweise vaterspezifischen Genexpressionsmustern (genomisches Imprinting) und der X-Chromosomeninaktivierung in weiblichen Säugern eine wichtige physiologische Rolle. Auch durch Umwelteinflüsse oder Ernährungsfaktoren können Veränderungen der Genexpression hervorgerufen werden. Wie bei den meisten biologischen Prozessen kann die epigenetische Regulation der Genexpression fehlgeleitet werden, was zur Ausprägung von Krankheiten, wie beispielsweise Krebs führen kann.

Die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen der dynamischen Veränderungen von DNA-Methylierungen im Menschen sind Gegenstand unserer Forschung. Hierbei liegt ein Schwerpunkt auf den demethylierenden Mechanismen basierend auf der Oxidation methylierter DNA durch die TET-Enzyme. Zum anderen untersuchen wir kovalente Histonmodifikationen, da diese die lokale Struktur des Chromatins verändern können und somit die Transkribierbarkeit beeinflussen.

Die Beeinflussung und Regulation dieser Mechanismen durch Umwelteinflüsse sowie durch pathologische Aberrationen sind von besonderem Interesse.

Ansprechpartner: Dr. Christian Gerecke

Fetale Programmierung kardiovaskulärer Erkrankungen

Das Konzept der fetalen Programmierung war ursprünglich ein epidemiologisches Forschungsgebiet, das mittlerweile aber Einzug in die medizinisch-biologische Grundlagenforschung gefunden hat. Man geht davon aus, dass epigenetische Adaption während der Schwangerschaft, aber auch in der frühen postnatalen Entwicklungsphase eines Individuums, zu irreversiblen morphologischen und funktionellen Veränderungen führen kann. Diese Veränderungen können die fetale und postnatale Entwicklung des Kindes prägen und möglicherweise Krankheiten programmieren, die sich erst im Laufe des späteren Lebens manifestieren. Dieses biologische Phänomen wird als fetale Programmierung bezeichnet.
Unsere Arbeitsgruppe widmet sich auf verschiedenen Ebenen, sowohl in tierexperimentellen als auch in klinischen Studien, dem weiteren Wissensgewinn in dem noch jungen Forschungsgebiet der fetalen Programmierung. Im Fokus stehen hier vor allem die Plazenta, der Einfluss der parentalen Diät auf den Nachwuchs, und die Bedeutung von parentalen Genen und die Rolle des Vaters in der fetalen Programmierung.

Ansprechpartner: Dr. Christoph Reichetzeder, Dr. Karoline von Websky