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KW08: Nutrigenetik Fr. Sadhegi
KW08: Nutrigenetik Fr. Sadhegi
Definiere Nutrigenetics und Nutrigenomics
Beide: befassen sich auf der molekularen Ebene mit Möglichkeiten der Prävention von ernährungsabhängigen Krankheiten oder deren gezielterer und effizienterer Behandlung
Nutrigenetics Untersucht, welche individuellen genetischen Unterschiede sich auf Krankheitsrisiken im Zusammenhang mit bestimmten Nahrungsbestandteilen / Umweltfaktoren auswirken (z.B. Laktoseintoleranz bei Erwachsenen durch autosomal-rezessiv vererbte Mutation des Laktase-Gens)
Nutrigenomics: Untersucht direkten Einfluss von Nahrungsbestandteieln auf Aktivität gewisser Gene
Beispiele von Nahrungsbestandteile, welche epigenetische und chromatinverändernde Eigenschaften haben.
- Sulforaphane in Brokkoli - HDAC-Inhibitoren
- EGCG aus grünem Tee - DANN-Demethylierung (hilft Krebs vorzubeugen)
- Genistein aus Soja – DANN-Methylierung/ demethylierung
- Resveratrol aus roten Trauben – wirkt sich aus auf NAD+-abhängige Histondeacetylase, welche Histone und regulierende Proteine wie PGC-1-alpha deacetyliert
- Lunasin aus Soja – Chomatinbindendes Peptid, welches die Histonacetylierung fördert
- Bisphenol A – Schaltet Genabschnitt frei, welches Pubertät verfrühen kann
Wie beeinflusst die Ernährung epigenetisch die Gesundheit?
- Ernährungsweise kann den Zustand eines Genoms verändern, was zu Umprogrammieren von vielen Genen in Stoffwechselvorgängen und physiologischen Systemen führen kann
- Kann Auftretten von langfristigen Krankheiten (z.B. Typ-2-Diabetes, kardiovaskuläre Erkrankungen, neurodegenerativen Krankheiten, Krebs) beeinflussen
- LM enthalten viele Inhibitoren und Stimulatoren von Enzymen, welche das Chromatin umstrukturieren. Dies bietet die Möglichkeit durch Ernährungsumstellung das Epigenom umzuprogrammieren, um Gesundheit zu fördern und Krankheit vorzubeugen
- Siehe Bild für die Strategie von Nutrigenomics
Wo können bioaktive Nahrungsmittelkomponente überall wirken?
- Genetisch Effekte: wirken auf DNA
- Epigenetisch: wirken auf Methylgruppe der DNA? (CH3-DNA)
- Post-translativ: wirken auf mRNA und Proteine
LM enthalten Inhibitoren und Stimulatoren von Enzymen, die das Chromatin umstrukturieren
- DNA-Methylasen
- Histon-Acetylasen
- Histon-deacetylasen
Welches sind die wichtigsten epigenetischen Mechanismen, die beim modulieren der Genexpression beteiligt sind?
Die wichtigsten Mechanismen, bei denen Nährstoffe die Genexpression beeinflussen sind
- Methylation: Metyhlgruppen werden an Basen angehängt
- Acetylation: Acetylgruppe wird an Histone angehängt
Diese Regulierung der Chromatinstruktur bestimmt wie die Gene ein od. ausgeschaltet werden.
- Gen eingeschaltet
- Aktives Chromatin
- Unmethylierte Cytosine
- Acetylierte Histone
Histone sind positiv geladen. Mit der Acetylgruppe verschwindet die positive Ladung > Dadurch kann Gen geöffnet werden und somit die Transkription ermöglichen
- Gen ausgeschaltet
- „silent“ chromatin
- Methylierte Cytosine
- Deacetylierte Histone
Das Methyl geht auf die Cytosinbase > führt dazu, dass die DNA nicht weiter abgeschrieben werden kann. Methylierung wird auch als „silencing der DNA“ bezeichnet
Diese epigenetische Prozesse sind reversibel und gerade mit der Ernährung gut beeinflussbar. Z.B. durch Folsäure als Methyldonor > DNA Methylyierung verhindert Genexpression - kann einige kritische Gene ausschalten (dachte, dass Folsäure essentiell für die DNA-Synthese ist?)
Auf was lassen sich genetische Unterschiede zurückführen?
Genetische Unterschiede zwischen Individuen lassen sich auf vielzählige Unterschiede auf den Nukleotidsequenzen ihres Genoms zurückführen
- SNP (single nucleotide polymorphisms) häufigste Genomvariation im menschlichen Genom > 10 Millionen SNP: nur 1 Basenpaar wird in der DNA ausgetauscht. Dies kann auch durch die Nahrung stimuliert werden.
- Bsp. Kleinwüchsige ist ein A-T zu T-A mutiert
- CNV (copy number variations) mehrere Kopien eines Genes
- Deletionen (Basenpaare verschwinden) -Insertionen (Bp einfügen) einzelner Nukleotide od. Genfragmente
- Cystische fibrose: 3 Bp werden gelöscht
- Albinismus: ein Bp wird eingefügt
- Ersetzungen und Inversionen
Wie kann die Ernährung mit den Genen interagieren?
- Direkte Interaktion: Nährstoffe interagieren mit dem Rezeptor und agieren manchmal dann wie Transkriptionsfaktoren, die an die DNA andocken und akut eine Genexpression induzieren können
- Epigenetische Interaktion: Nährstoffe können die Struktur der DNA verändern, so dass eine Genexpression chronisch modifiziert wird
- Genetische Variation: Häufige genetische Variationen wie SNPs können die Expression oder Funktionalität von Genen verändern
Welche Einschränkungen der Test im Bereich Nutrigenomics gibt es?
Es ist die Suche nach der Nadel im Heuhaufen
Durch kleine Unterschiede des Genese, reagieren Menschen unterschiedlich auf LM
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Flashcards
Definiere Nutrigenetics und Nutrigenomics
Beide: befassen sich auf der molekularen Ebene mit Möglichkeiten der Prävention von ernährungsabhängigen Krankheiten oder deren gezielterer und effizienterer Behandlung
Nutrigenetics Untersucht, welche individuellen genetischen Unterschiede sich auf Krankheitsrisiken im Zusammenhang mit bestimmten Nahrungsbestandteilen / Umweltfaktoren auswirken (z.B. Laktoseintoleranz bei Erwachsenen durch autosomal-rezessiv vererbte Mutation des Laktase-Gens)
Nutrigenomics: Untersucht direkten Einfluss von Nahrungsbestandteieln auf Aktivität gewisser Gene
Beispiele von Nahrungsbestandteile, welche epigenetische und chromatinverändernde Eigenschaften haben.
- Sulforaphane in Brokkoli - HDAC-Inhibitoren
- EGCG aus grünem Tee - DANN-Demethylierung (hilft Krebs vorzubeugen)
- Genistein aus Soja – DANN-Methylierung/ demethylierung
- Resveratrol aus roten Trauben – wirkt sich aus auf NAD+-abhängige Histondeacetylase, welche Histone und regulierende Proteine wie PGC-1-alpha deacetyliert
- Lunasin aus Soja – Chomatinbindendes Peptid, welches die Histonacetylierung fördert
- Bisphenol A – Schaltet Genabschnitt frei, welches Pubertät verfrühen kann
Wie beeinflusst die Ernährung epigenetisch die Gesundheit?
- Ernährungsweise kann den Zustand eines Genoms verändern, was zu Umprogrammieren von vielen Genen in Stoffwechselvorgängen und physiologischen Systemen führen kann
- Kann Auftretten von langfristigen Krankheiten (z.B. Typ-2-Diabetes, kardiovaskuläre Erkrankungen, neurodegenerativen Krankheiten, Krebs) beeinflussen
- LM enthalten viele Inhibitoren und Stimulatoren von Enzymen, welche das Chromatin umstrukturieren. Dies bietet die Möglichkeit durch Ernährungsumstellung das Epigenom umzuprogrammieren, um Gesundheit zu fördern und Krankheit vorzubeugen
- Siehe Bild für die Strategie von Nutrigenomics
Wo können bioaktive Nahrungsmittelkomponente überall wirken?
- Genetisch Effekte: wirken auf DNA
- Epigenetisch: wirken auf Methylgruppe der DNA? (CH3-DNA)
- Post-translativ: wirken auf mRNA und Proteine
LM enthalten Inhibitoren und Stimulatoren von Enzymen, die das Chromatin umstrukturieren
- DNA-Methylasen
- Histon-Acetylasen
- Histon-deacetylasen
Welches sind die wichtigsten epigenetischen Mechanismen, die beim modulieren der Genexpression beteiligt sind?
Die wichtigsten Mechanismen, bei denen Nährstoffe die Genexpression beeinflussen sind
- Methylation: Metyhlgruppen werden an Basen angehängt
- Acetylation: Acetylgruppe wird an Histone angehängt
Diese Regulierung der Chromatinstruktur bestimmt wie die Gene ein od. ausgeschaltet werden.
- Gen eingeschaltet
- Aktives Chromatin
- Unmethylierte Cytosine
- Acetylierte Histone
Histone sind positiv geladen. Mit der Acetylgruppe verschwindet die positive Ladung > Dadurch kann Gen geöffnet werden und somit die Transkription ermöglichen
- Gen ausgeschaltet
- „silent“ chromatin
- Methylierte Cytosine
- Deacetylierte Histone
Das Methyl geht auf die Cytosinbase > führt dazu, dass die DNA nicht weiter abgeschrieben werden kann. Methylierung wird auch als „silencing der DNA“ bezeichnet
Diese epigenetische Prozesse sind reversibel und gerade mit der Ernährung gut beeinflussbar. Z.B. durch Folsäure als Methyldonor > DNA Methylyierung verhindert Genexpression - kann einige kritische Gene ausschalten (dachte, dass Folsäure essentiell für die DNA-Synthese ist?)
Auf was lassen sich genetische Unterschiede zurückführen?
Genetische Unterschiede zwischen Individuen lassen sich auf vielzählige Unterschiede auf den Nukleotidsequenzen ihres Genoms zurückführen
- SNP (single nucleotide polymorphisms) häufigste Genomvariation im menschlichen Genom > 10 Millionen SNP: nur 1 Basenpaar wird in der DNA ausgetauscht. Dies kann auch durch die Nahrung stimuliert werden.
- Bsp. Kleinwüchsige ist ein A-T zu T-A mutiert
- CNV (copy number variations) mehrere Kopien eines Genes
- Deletionen (Basenpaare verschwinden) -Insertionen (Bp einfügen) einzelner Nukleotide od. Genfragmente
- Cystische fibrose: 3 Bp werden gelöscht
- Albinismus: ein Bp wird eingefügt
- Ersetzungen und Inversionen
Wie kann die Ernährung mit den Genen interagieren?
- Direkte Interaktion: Nährstoffe interagieren mit dem Rezeptor und agieren manchmal dann wie Transkriptionsfaktoren, die an die DNA andocken und akut eine Genexpression induzieren können
- Epigenetische Interaktion: Nährstoffe können die Struktur der DNA verändern, so dass eine Genexpression chronisch modifiziert wird
- Genetische Variation: Häufige genetische Variationen wie SNPs können die Expression oder Funktionalität von Genen verändern
Welche Einschränkungen der Test im Bereich Nutrigenomics gibt es?
Es ist die Suche nach der Nadel im Heuhaufen
Durch kleine Unterschiede des Genese, reagieren Menschen unterschiedlich auf LM
