Epigenetik

DNA-Methylierung

Die DNA-Methylierung ist der bekannteste Mechanismus der Epigenetik. Dabei ist in der Regel ein Methyltransferase-Enzym beteiligt, das die Anlagerung einer Methylgruppe an die fünfte Position des Cytosins (C5) unterstützt. Diese Anlagerung erfolgt hauptsächlich an Cytosin-Phosphat-Guanin-Dinukleotide (CpG). Es kommt jedoch auch zu einer Nicht-CpG-Methylierung. Die Analyse der DNA-Methylierung wird häufig durchgeführt, um die Genexpression besser zu verstehen. Beispiele für diese Art der Analyse sind die Quantifizierung der Methylierung durch Verdauung der DNA mit anschließender Analyse mittels HPLC oder Massenspektrometrie sowie die Umwandlung mit Natriumbisulfat, gefolgt von PCR-Sequenzierung und -Analyse.

Histonmodifikation

Die Histonmodifikation ist ein weiterer klassischer epigenetischer Mechanismus. Sie umfasst verschiedene Arten der Veränderung von Histonen durch Acetylierung, Methylierung, Phosphorylierung und andere Mechanismen, die die Genexpression beeinflussen. Histone sind Proteine, die zusammen mit der DNA die Nukleosomen bilden. Bündel von Nukleosomen bilden das Chromatin, aus dem die Chromosomen bestehen. Im Allgemeinen finden Histonmodifikationen an den N-terminalen Schwänzen der Histone statt, die einen hohen Anteil an den Aminosäuren Lysin oder Arginin aufweisen. Eine Möglichkeit, diese epigenetische Regulation zu untersuchen, ist der Einsatz von Chromatin-Immunpräzipitations-Assays (ChIP).

RNA-Regulation

Über die RNA-Regulierung ist weniger bekannt als über die anderen epigenetischen Mechanismen. Es wird angenommen, dass die RNA-Signalübertragung durch die Regulierung der Chromatinstruktur eine Rolle in der Epigenetik spielt. Forscher untersuchen, wie mRNA und insbesondere nicht-kodierende RNA, wie beispielsweise lange nicht-kodierende RNA und Mikro-RNA, die Genexpression regulieren. Darüber hinaus können ChIRP- (Chromatin Isolation by RNA Purification) oder RIP-Assays (RNA Immunoprecipitation) eingesetzt werden, um den Zusammenhang zwischen Chromatin und RNA sowie die Rolle der RNA in der Epigenetik zu verstehen.