Epigenetik
Das Gebiet der Epigenetik ist zu einem wesentlichen Schwerpunktbereich für Wissenschaftler geworden, die sich mit Krebs, neurodegenerativen Erkrankungen und Suchtforschung befassen. Epigenetische Mechanismen beinhalten die vorübergehende Aktivierung oder Unterdrückung der Genexpression. Interessanterweise können diese Veränderungen von Generation zu Generation weitergegeben werden, auch wenn sie die DNA-Sequenz nicht dauerhaft verändern. Zu den drei Hauptmechanismen der Epigenetik gehören DNA-Methylierung, Histonmodifikation und RNA-Regulation.
DNA-Methylierung
Die DNA-Methylierung ist der bekannteste Mechanismus der Epigenetik. Typischerweise handelt es sich dabei um ein Methyltransferase-Enzym, das die Addition einer Methylgruppe an Position 5 von Cytosin (C5) unterstützt. Diese Addition erfolgt hauptsächlich an Cytosin-Phosphat-Guanin- (CpG) Dinukleotiden. Allerdings tritt auch Nicht-CpG-Methylierung auf. Die Analyse der DNA-Methylierung wird oft durchgeführt, um die Genexpression besser zu verstehen. Beispiele für diese Art der Analyse sind die Methylierungsquantifizierung durch DNA-Verdau mit anschließender HPLC-Analyse, Massenspektrometrie oder die Verwendung einer Natriumbisulfat-Konvertierung mit anschließender PCR-Sequenzierung und Analyse.
Histonmodifikationen
Die Histonmodifikation ist ein weiterer klassischer epigenetischer Mechanismus. Sie umfasst verschiedene Möglichkeiten, Histone durch Acetylierung, Methylierung, Phosphorylierung und andere Mechanismen, welche die Genexpression beeinflussen, zu verändern. Histone sind Proteine, die zusammen mit der DNA die Nukleosome bilden. Nukleosomenpakete bilden das Chromatin, aus dem die Chromosomen bestehen. Im Allgemeinen finden Histonmodifikationen an den N-Terminus-Histonenden mit hohen Anteilen der Aminosäuren Lysin oder Arginin statt. Eine Möglichkeit, diese epigenetische Regulation zu untersuchen, besteht in der Verwendung von Chromatin-Immunpräzipitations-Assays (ChIP).
RNA-Regulation
Über die RNA-Regulation ist weniger bekannt als über die anderen epigenetischen Mechanismen. Es wird vermutet, dass RNA-Signale in der Epigenetik eine Rolle spielen, indem sie die Chromatinstruktur regulieren. Wissenschaftler untersuchen, wie mRNA und spezifisch nicht-codierende RNA, wie lange, nicht-codierende RNA, und micro-RNA die Genexpression regulieren. Zusätzlich kann die Chromatin-Isolierung durch RNA-Aufreinigung (ChIRP) oder RNA-Immunpräzipitation- (RIP) Assays verwendet werden, um die Beziehung zwischen Chromatin und RNA und die Rolle der RNA in der Epigenetik zu verstehen.
Zugehörige technische Artikel
- Epigenetic modifications are thought to occur through two key interconnected processes—DNA methylation and the covalent modification of histones.
- Epigenetic regulation starts with DNA wound around a set of completely acetylated histones associated with an activated, fully transcribed gene.
- p53 regulates gene expression, cell cycle control and functions as a tumor suppressor. Inactivation of p53 is closely tied to cancer development.
- The Imprint DNA Modification Kit provides the reagents needed for bisulfite conversion and post-modification clean-up of DNA samples in less than 2 hours.
- Epigenetics is a term coined to describe changes that are not mutation based but can still be passed on from generation to generation. Genes that are activated or repressed without any change in DNA sequence are epigenetically controlled. Epigenetic modifications are stable, but potentially reversible alterations in gene expression that occur without permanent changes in DNA sequence.
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Zugehörige Protokolle
- To prevent nonspecific binding of the analyzed protein or extract to the DNA fragment or oligonucleotide, nonspecific competitor nucleic acid is added to the binding reaction.
- Imprint ® Methylated DNA Quantification Kit (MDQ1) Protocol
- Chromatin Immunoprecipitation quantitative real-time PCR (ChIP-qPCR) is commonly used in studies that focus on specific genes and potential regulatory regions across differing experimental conditions and data analysis. qPCR enables DNA analysis in real time by analyzing fluorescent signal intensities that are proportional to the amount of amplicon.
- Protocol for Chromatin Isolation by RNA Purification (ChIRP) Protocol
- The Sigma Imprint Chromatin Immunoprecipitation Kit uses a plate based system to allow rapid ChIP assays in a high throughput format
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