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Fragen zu Genetik
#1
Hi,

(in einem anderen Forum hab ich keine Antwort bekommen...)

Einfach mal aus Interesse an alle Experten:

1. Was unterscheidet das Genom einer Stammzelle von einem unmethyliesierten Genom? kann ein Genom überhaupt komplett unmethyliesiert sein?

2. Ist nicht eigentlich jedes Genom ein Epigenom?

Pfeif

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#2
und das wundert dich Smile
Genom-Imprinting wird die differentielle Expression homologer Chromosomen, Chromosomenregionen oder Allele Abhängig von der Herkunft von Vater oder Mutter genannt. Es handelt sich dabei um Unterdrückung der Demethylierung und Transkription von einzelnen Genen oder Genregionen durch Imprinting-Kontrolle in cis-Position auf dem gleichen Chromosom (aus Möricke, Betz Mergenthaler)

laut Campbell ist die Methylierung für eine Inaktivierung des X-Chromosoms verantwortlich -
wodurch zumindest für dieses Chromosom der Unterschied zur Stammzelle klar sein dürfte-
Das Ganze hängt darüber hinaus mit dem XIST-Gen zusammen, welches für die Aktivierung oder Inaktivierung verantwortlich ist und dafür sorgt, dass der Barr-Körper ausgebildet wird oder auch nicht.

Ein Ergebniss davon sieht man beim Angelmann / Prader-Willi-Syndrom.

So gesehen ist also das Genom die Gesamtheit der Erbinformation - welche während der Embryonalentwicklung eben durch Methylisierung an oder ausgeschaltet wird -
so werden eben bestimmte Bereiche "entfernt" - daher würde ic hsagen, dass ein komplett unmethylisiertes Genom nicht funktionieren kann - aber in der Eizelle (direkt nach der Befruchtung - also 1-Zell-Stadium) muss das Genom unmethylisiert sein

aber was verstehst du unter Epigenom in diesem Zusammenhang?

hoffe ich konnte etwas helfen

wer sich dazu noch mehr durchlesen will -
http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensc...90,00.html
und http://www.biospektrum.de/blatt/d_bs_pdf&_id=932104 Smile
Liebe Grüße Knut

"Wenn ein Mensch nichts gefunden hat, wofür er sterben würde, eignet er sich nicht zum Leben."
Martin Luther King
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#3
Wow. Ich bin entzückt (=

Knuts Ausführungen ist eigentlich gar nix mehr hinzuzufügen. [thumbs up.]
Ich versuch mal irgendwie noch etwas überfassend zu antworten, also doppele ich Knut auch zuweilen...

Vielleicht noch ein paar kleine Dinge, weils mein Lieblingsgebiet ist und Du mir gerade den Abend erheitert hast...
1) Epigenetik: Bezeichnet alle "Veränderungen über der DNA", die zu veränderter Genexpression beitragen.
Zur Übersicht:
- Änderungen an der DNA (die genannten Methylierungen an Cytosin-Basen) (weniger Aktivität)
- Änderungen der DNA-Verpackungsdichte, "Chromatinstruktur" (über Änderung chemischer Gruppen an den Verpackungsenzymen, den Histonen)(sowohl mehr als auch weniger Aktivität)
- "DNA-Verpackende-RNAs" wie z.B. die von Knut benannte XIST-RNA, die große Teile eines X-Chromosomes bei Frauen verpackt und "ruhigstellt" (welches ist dabi zufällig.)
- sowie bestimmte Proteine

2) Epigenome: die Gesamtheit aller epigenetischen Zustände einer Zelle. Das Genome ist ja die Gesamtheit der DNA-Information, also der einzelnen Basen. Eine Datenbank aus ATGC. Das Epigenome ist equivalent die Anotation aller Eigentik-Parameter (z.B. CpG-Island-Methylierungen). Das Epigenom ist kein Genom, aber jede Zelle hat ein Genom und ein Epigenom.

Jede Zelle besitzt ein spezifisches Muster aller dieser Veränderungen. Das beinhalted auch das von Knut angesprochene "genomic imprinting". Das beschreibt, das die Hälften Deiner DNA von Deiner Mutter und Deinem Vater unterschiedliche Methylierungen haben. Das hat dann unter anderem auch Effekte auf die Genexpression oder kann Krankheiten verursachen siehe Knut. Genomic imprinting, also eine beeinflusste Genexpression, tritt aber nach meiner Kenntnis nur bei unter 1% aller Gene auf.
Desweiteren gibt es, s. Knut, während der frühen Embryonalentwicklung auch eine sogenannte Demethylierungswelle und Reetablierung der Epigenetischen Veränderungen. Das betrifft dann alle außer den "imprinted genes". Des Weiteren, soweit mein Wissen, was jetzt langsam schwammig wird, gibt es auch noch eine Demtehylierung der Zellen, die in die Keimbahn eintreten (damit die dann wieder entweder mütterlich oder väterlich geprägt sind).

Zusammenfassend: Das Genom ist die DNA-Basenfolge, das Epigenom die epigenetischen Änderungen "über diesem Genom". Fast alle Zellen sind dabei zu einem großen Teil methyliert. (Aber: es gibt auch andere Epigentischen Änderungen) Es gibt auch Momente der Demethylierung - ob es einen Zustand kompletter Demethylierung gibt, kann ich nicht sagen.

Stammzellen: sind Zellen die sich in verschiedene Zelltypen teilen können (i.d.R. in Ablkömmlinge aller 3 Keimblätter). Embryonale Stammzellen erfahren ein Demethylierung, wie gesagt, ob sie komplett demethyliert sind weiß ich nicht. Es gibt aber auch viele "adulte Stammzellen", sogar z.B. im Hirn. Die haben dann wieder sehr wohl spezifische Methylierungsmuster.
Danach ist Epigenetik ein sehr dynamischer Prozess und geht weit über das "genomic Imprinting" hinaus.
Da steckt die Wissenschaft aber noch sehr in den Kinderschuhen. Wahrscheinlich ist aber in jeder Zelle Genexpression sehr vielfältig durch Epigeentik reguliert.

2 nette Beispiel aus der Forschung:
1) nachgewiesenerweise haben Ratten, die als Babies wenig von Ihren Müttern gepfelgt wurden, epigenetische Veränderungen in wichtigen Hirn-Genen (also genau genommen befinden sich diese Änderungen immer Expressions-Steuer-bereich, dem Promoter). Sie haben Änderungen in Hirn-Strukturen und zeigen schlechtere Leistungen z.B. in Gedächtnis-Tests. Beim Menschen geht man z.B. davon aus, dass über genau solche Änderungen eine "schlechte Kindheit" später zu einem höheren Risiko führt, Depression oder Angsterkrankungen zu entwickeln.
2) Wahrscheinlich spielen diese Dinge auch bei Krebs eine wichtige Rolle.

Soweit erst mal. Nach ebstem Wissen und Gewissen, aber trotzdem ohne Gewähr. Sorry, aber das ist wirklich mein Lieblingsthema und ich befinde mich auf einem ständigen Streifzug es in die Welt zu verbreiten.

Würde mich sehr über weitere Fragen freuen (=

Gruß, Mareen.

Ps.: Achja, nur falls du was dazu schreiben willst: es heißt "Methylierung" (=
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#4
Smile Danke Mareen
ich sehe schon - ich weiß warum ich im Herzen ein spezieller Zoologebin -
und warum ich nicht gern Bio 4h unterrichte Icon_wink
ich kann mich in so was einlesen -
verstehe um was es geht und kann es wiedergeben - aber Spass macht das eigentlich nicht Smile
dann lieber ab in die Natur - Tiere fangen und bestimmen
Liebe Grüße Knut

"Wenn ein Mensch nichts gefunden hat, wofür er sterben würde, eignet er sich nicht zum Leben."
Martin Luther King
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#5
ja, son bissel is mir das auch gruselig, aber wenn auch nur irgendjemand in 100m Abstand das Wort Epigenetik erwähnt verfalle ich sofort in einen Prediger-Laberflash über die großen Dinge, die dieses Thema in den nächsten Jahren für uns bereithalten wird. Davon bin ich zumindest überzeugt, auch in Hinblick auf viele Krankheiten. Das größte Problem ist das die Forschung dazu heute noch wahnsinnig viel Geld verschlingt. Die wahnsinnige Bedeutung des Themas kommt erst langsam in die Köpfe der ganzen Profs und langsam in die bücher.


Was aber festgestellt werden konnte - dieses Forum ist super, wir beantworten selbst solche Fragen (=
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#6
*Sich tief verbeug*

Danke für diese ausführlichen Antworten. Ich bin stolz auf euch Smile
Gruß!

Hans-Jürgen Günter
aka Püffi
Ihr sucht ein Buch über Krabben? Hier ist es:

Die Krabbenfibel, Von Monika Rademacher & Ollie Mengedoht, erschienen im Dähne Verlag
-----------
Aqua-Terrarium.de hat für immer geschlossen. Die Landzonen gibt es weiterhin hier:
http://www.aquarien-schrank.de/epages/62...s/Landzone
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#7
da fällt mir noch ein letzter Witz ein:
@ Knut: das bestätigt mal wieder warum ich im staubigen Kellerlabor besser aufgehoben bin als als Lehrer- Schüler wären angesichts dieser "oberflächlichen Kurzzusammenfassung" wahrscheinlich schon längst schreiend aus dem Raum gelaufen. ^^
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#8
Smile
oder vor Erstaunen in Ohnmacht gefallen
Liebe Grüße Knut

"Wenn ein Mensch nichts gefunden hat, wofür er sterben würde, eignet er sich nicht zum Leben."
Martin Luther King
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#9
Ähm nur ganz kurz:

Ich meine mich soweit an die Vorlesung zu erinnern, dass die Methylierung der DNA ( vergl. Thymin gegen Uracil unterscheiden sich ja nur durch ne zusätzliche Methylgruppe) ein Signal ist, dass DNA bzw. RNA Abbauenzyme die DNA nicht als Substrat erkennen. Deswegen "lebt" DNA auch erheblich länger als RNA ( soweit ich weiß bis maximal nen Tag).

Nur kurz für den Studenten Icon_wink Epigenom ist doch des "aktive" Genom des tatsächlich auch transkipiert und translatiert wird?
Grüsse Flo


Treffen sich der Mars und die Erde meint der Mars so:"Erde du siehst aber schlecht aus!" Erde: "Ja ich hab Menschen" Mars: " Das hatte ich auch mal geht wieder weg!"
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#10
uh?

hm... mal nachdenken. Also die Sache mit dem Thymin & Uracil stimmt schon,
die Methylierung im Epigenetik-Sinne ist jedoch eine zusätzliche Anbringung einer Methylgruppe am 5'C von Cytosin-Basen, i.d.R. an Cytosins in sogenannten CpGs (wenn ein C direkt neben einem G steht).
Bezüglich der Stabilität hat das jedoch auch Konsequenzen: Every now and then kommt es bei den Basen zur Desaminierung. Ein "normales" Cytosin wird dabei zu Uracil, was ja nicht in der DNA vorkommt & deshalb durch spezifische Repairmechanismen erkannt wird. 5'Methylcytosin jedoch desaminiert (Aminogruppe vom 6'C weg) zu Thymin- eine der Basen der DNA. Sieht also so aus als wäre nie was passiert.
Lange Rede, kurzer Sinn: Die stochastische Verteilung aller möglichen Basenpaare in der DNA untersucht, ist CpG drastisch unterrepräsentiert.

Geringere Stabilität RNA vs. DNA kenn ich v.a. wegen der möglichen Hydrolyse über die Ribose. Das mit dem Uracil wäre aber auch interessant... Hast Du da noch mehr drüber? Was für Enzyme sind das, die da aktiv RNA abbauen?
Ich kenn nur die Sache über mRNA-Stabilität bzw. Degradierung (heißt das im deutschen wirklich so?) über den Check von 5'Cap, 5'UTR etc. Zudem sind doch große Teile der DNA überhaupt nicht methyliert-litten die da nciht auch drunter? Aber Moment,gab es da nicht auch enzyme die "fremde DNA" erkennen (viral etc.)?
Mehr-Wissen-will! (=

Epigenom: Ich kenn den Begriff als Annotation aller epigenetischer Charakteristiken. Wikipedia sagt ebenfalls: "The "epigenome" is a parallel to the word "genome", and refers to the overall epigenetic state of a cell." (http://en.wikipedia.org/wiki/Epigenetics) Wie gesagt, dieser Begriff geht damit aber weit über "nur" Methylierungen hinaus (Histone etc). Methylierungen finden sich zudem v.a. in den Promoter Bereichen.
Interessant dazu: Das Epigenome-Forschungs-Ezellenz-Netzwerk

http://www.epigenome-noe.net/WWW/consult...ulting.php (FAQ)

mit sehr interessanter öffentlicher Seite (auch in Deutsch)

http://epigenome.eu/de/

Cheers, Mareen
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#11
Doppelpost.

@ Flo: bzgl. DNA/RNA-Stabilitaet. Ich hab zuerst gedacht, Du haettest nur diese Stabilitaetsgeschichten etc. durcheinandergeworfen... Also diese Standard-Uniweisheiten halt.
Jetzt hats mich aber doch beschaeftigt... Nach mehreren seitenlangen Abhandlung zum Thema DAN/RNA-Stabilitaet muss ich sagen, ich hab nix dazu gefunden.

Das einzige: Stabilitaetsgewinn durch das 5'C Methylgruppe des Thymins. Hat dann aber wieder nix mit der Epigenetik-5'C-Methyl-Gruppe am Cytosin zu tun. Geht das in die richtige Richtung?
S Wang, ET Kool: Origins of the Large Differences in Stability of DNA and RNA Helixes: C-5 Methyl and 2'-Hydroxyl Effects; Biochemistry, 1995, 34 (12), pp 4125–4132
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/bi00012a031
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#12
(Thursday, 13. January 2011, 9:53)illumis schrieb: http://epigenome.eu/de/
In der Tat: Faszinierend!
Maat et joot, 'ne schöne Jrooß un bess demnähx, Ollie (vorher BEASTIE bzw. BEASTIEPENDENT)

[Bild: pw-mangroven7_312px.jpg] 
Krabben und andere Crustaceen (Krebstiere),
Muscheln, Schnecken und Zwergkrallenfrösche, Minidrachen (Zwergbartagamen + Hausgeckos) und Schlangen in rund 30 Becken
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#13
So nun hab ich mein Buch noch mal genau gelesen (Stryer Biochemie)

Da steht drin, dass Restriktionsendo bzw exo nucleasen (je nach Ort wo sie die DNA schneiden (endo: irgendwo in der Mitte, exo: am Ende) bestimmt erkennungssequenzen haben und wenn diese Methyliert werden werden sie für die Restriktionsenzyme unleserlich und überleben. Aber jede Zelle hat nen Riesen Sack voll von verschiedenen Restriktionsenzymen. Da ist es recht schwer vorher zu sagenw er wo was macht. Generell sind die nur zum RNA und Viral-DNA abbau gedacht.

Wegen der Stabilität: RNA kommt sogut wie nie als Helix vor, weil die Methylgruppen eine passende Stappelung verhindern.

Ähm keine Garantie für mein Geschwätz Icon_wink nach meiner Diplom Prüfung dann schon eher Icon_wink
Grüsse Flo


Treffen sich der Mars und die Erde meint der Mars so:"Erde du siehst aber schlecht aus!" Erde: "Ja ich hab Menschen" Mars: " Das hatte ich auch mal geht wieder weg!"
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#14
@ Phyllium -
haben wir dich auch erschlagen-
erschreckt -
verwirrt -
oder hast du es noch nicht gelesen?
hast du noch Fragen?
Liebe Grüße Knut

"Wenn ein Mensch nichts gefunden hat, wofür er sterben würde, eignet er sich nicht zum Leben."
Martin Luther King
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#15
Hi, danke für die vielen, schnellen Antworten

@ kape: auf jeden Fall erschlagen...
Ich hab die Antworten schon gestern abend gesehen, hatte aber noch keine Zeit zu antworten, außerdem war es schon so spät, dass sich mein Gehirn bereits runtergefahren hat Tongue

@ illumis: ups...schon zu lange her

Also, ich hab mal ein "allgemeines" Buch zur Genetik gelesen, in dem es u.a. um Epigenetik ging. So hieß es, dass erworbene Fähigkeiten nicht vererbt werden könnten, aber z.B. die Enkel, von Personen, die früher immer reichlich gegessen haben, ein höheres Diabetes-Risiko hätten...oder so

Da die Methylierung Gene inaktiviert (das z.B. Leber-Zellen nur für die Leber relevante Gene exprimieren), Stammzellen jedoch pluripotent sind, hatte ich gedacht, dass sie komplett unmethylisiert sind...

und zu meiner 2. Frage: wie bei dem Leber-Zellen-Beispiel, hat jede Zelle eine Aufgabe, exprimiert nur bestimmt Gene, daher dachte ich, dass die "Genome" auch als "Epigenome" bezeichnet werden können...

ich muss leider zugeben, dass ich nur einen kleinen Teil der Antworten wirklich verstanden hab Icon_redface

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#16
@Flo:
Aaaaaaaah. Sorry, da stand ich voll auf dem Schlauch. Ich hab mcih die ganze Zeit gedanklich im Breich der Säugetiere aufwärts befunden.
(Thursday, 13. January 2011, 17:30)Krabbenflo schrieb: jede Zelle hat nen Riesen Sack voll von verschiedenen Restriktionsenzymen
(-nach meinem Wissen- sind Restriktionsenzyme zur allergrößten Mehrheit (99%?) procaryotischem oder archaeischem Ursprung. es gibt glaub ich ein oder zwei Yeast-Endonucleasen sowie die Gyrase kann man glaub ich auch irgendwie als Endoclease bezeichnen bzw. ein, zwei Reperaturenzyme..)
Alright. Thanx.

@ Phyllium:
Jaaa, is schon ein recht komplexes Thema... Um ein bisschen was von der Epigenetik Sache zu verstehen (und mehr schimpfe ich mcih auch nicht) muss man wohl erst mal mit den ganzen Genetik-Kram vertraut sein.. Ich hab das mal vorrausgesetzt, ich kanns aber gern ncoh mal ganz von vorn versuchen (=
(+ spar dir alles ab #3)

Wie das genau jetzt mit dem Genom-weiten-Methylierungsmuster aussieht kann ich dir nciht wirklich beantworten. Hab jetzt mal ein bisschen in den wissenschaftlich Publikation gegoogelt. Spezifische Histon-Muster gibt es auf jeden Fall in embryonalen Stamzellen & differenzierten Zellen. Ein zwei Publikationen sprechen auch von spezifischen Methylierungsstellen. Aber da kenn ich mcih nicht weit genug aus.

Yep. Und das mit vererben von Fähigkeiten stimmt soweit auch. Man ging immer davon aus, das erorbenes nicht vererbt werden kann, aber mit der ganzen Entdeckung der Epigenetik & dieses Genomic Imprinitng eröffnen sich da schon Möglichkeiten, z.B. diese gute alte von dir angesprochene Överkalix Studie, wo sie in einem schwedischen >Dorf herausgefunden haben, dass die Enkel von Leuten die ne Hungersnot mitgemacht haben, weniger kardiovaskuläre Krankheiten bekommen, die Enkel von denen mit reichlich Futter jedoch hatten ein höheres Diabetes-Risiko, Söhne von Vätern die früh angefangen zu rauchen hatten einen höheren Body-Maß-Index etc.
Aber das Feld ist wie gesagt noch jung.

Und die ganze Epigenome/Genome Sache sind halt einfach definierte Wörter.
Vielleicht noch ein Beispiel:

Genom Leberzelle: ATGTGCGAGCTAGCATGCGTTTACGCGATCAT
Genom Hirnzelle:.. ATGTGCGAGCTAGCATGCGTTTACGCGATCAT (gleich!)

Epigenom Leberzelle: ATGTG M-CGAGCTAGCATG M-CGTTTACGCGATCAT
Epigenom Hirnzelle:.. ATGTGCGAGCTAGCATGCGTTTA M-CG M-CGATCAT (unterschiedlich! --> unterschiedliche Funktionen)

Cheers.
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#17
Hi,

ok, das hab ich verstanden

also könnte man die Fragen mit
1. Unmethylisierte Genome funktionieren nicht.
2. Irgendwie schon
beantworten?

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#18
in der vereinfachten Kurzfassung ja
Liebe Grüße Knut

"Wenn ein Mensch nichts gefunden hat, wofür er sterben würde, eignet er sich nicht zum Leben."
Martin Luther King
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#19
Hi,

ich hätte wieder eine Frage:
Die Telomere verkürzen sich doch bei jeder Replikation und sind sie zu kurz, kann sich die Zelle nicht mehr vermehren und stirbt. Kann man anhand der Länge der Telomere das zu erwartende Alter eines Lebewesens bestimmen?

Wäre man in der Lage künstliches Leben zu erschaffen, könnte man die Lebenszeit durch Manipulation der Telomerlänge beeinflussen?

Pfeif


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#20
Smile
zu 1. nein - die Lebensspanne lässt sich nicht errechnen-
höchstens abschätzen - da die Verluste unterschiedlich sind -soweit das zur Zeit bekannt ist -
außerdem für der Verlust der Endstücke dann eben irgendwann zum verlust von Information -
und je nachdem wie sich das Auswirkt, ist das problem (ev Tot) schneller und größer oder
zieht sich längers dahin

So gesehen würde es reichen, wenn man die Enstücke der Telomere verlänger könnte, so dass eben nicht die relevanten Inhaltsteile betroffen sind
Liebe Grüße Knut

"Wenn ein Mensch nichts gefunden hat, wofür er sterben würde, eignet er sich nicht zum Leben."
Martin Luther King
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