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Tierphysio Teil 7

Epigenetics, DNA methylation and endocrine disruptors

Epigenetics, DNA methylation and endocrine disruptors

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L. H.
Étudier
L. H.
Diese Lernkarten bieten einen Überblick über die DNA-Methylierung und ihre Rolle in der Epigenetik, insbesondere im Kontext der Tierphysiologie. Sie behandeln Themen wie die Funktionen der DNA-Methylierung, Methoden zur Analyse der Methylierung und die Auswirkungen von Estrogenen auf epigenetische Mechanismen. Die Karteikarten sind für Studierende der Biologie auf Universitätsniveau geeignet und bieten wertvolle Einblicke in die komplexen Wechselwirkungen zwischen Genetik und Umweltfaktoren.
Cartes-fiches
16
Utilisateurs
1
Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
28.01.2015 / 28.01.2015
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Cartes-fiches

DOHaD Hypothese

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Developmental rigin of health and disease hypothesis

 

Epigenetics

  • Waddington: concept of epigenetic landscape
  • griechisch: epi= auf, an, über
  • Def: Die Studie von mitotisch und/oder meiotisch vererbbaren Veränderungen in der Genfunktion, de nicht über Veränderungen in der DNA-Sequenz erklärt werden kann --> Brücke zwischen Genotyp + Phänotyp

Epigenetische Mechanismen

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Beispiele für Epigenetik

  • Ernährung
    • Hunger oder Fettleibigkeit
    • erhöhtes Risiko für Übergewicht, Cardiovaskuläre Störungen, DIabetes
  • Nährstoffe
    • Methyldonoren
    • z.B. agouti mäuse
  • Maternaler Schutz
    • wenig vs. vielleckende und Fellputzende Mütter
    • --> Stressantwort, Lernfähigkeit

DNA-Methylierung

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  • Wirbeltiere: CG
  • Wirbellose: (CT, CA) CG
  • Pflanzen + Pilze: CNN

 

  • DNA-Methylierung im Menschen
    • CpG-Site ist unterrepräsentiert (21% des erwarteten)
    • 98% des Genoms 
      • etwa 1 CpG site pro 100bp
      • 80% methyliert
    • 2% des Genoms
      • CpG Inseln
      • hauptsächlich nicht methyliert
    • CGI
      • 1000bp, CpG Dinucleotide 1 pro 10 bp, 10% methyliert, GC-Reich
      • 50% des Humangenoms enthält CGIs in den Promotorregionen

Einführung der DNA-Methylierung

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ERhaltung der DNA-Methylierung

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Funktionen der DNA-Methylierung

  • CGI Methylierung
    • X-Chromosom-Inaktivierung
    • Kontrolle von geprägten Genen
    • Gewebe-/ Zellspezifisches Gen-Silencing
  • Genexpression-Repression
  • Genkörper-Methylierung
    • alternative Transkription-Startsite
    • Transkriptions-Regulation

Estrogene + Epigenetik

  • Estrogene und Histonmodifikationen
    • Coaktivatoren oder Corepressoren
  • Stabile vs. kurzlebige Repressionsmechanismen

Methoden: DNA Methylierungsanalyse

  • Regionspezifische DNA-Methylierung
    • Bisulfite Konversion
      • PCR + Sequencing
        • Klonieren + Sequenzieren
        • Pyrosequenzierung
      • PCR
        • High resolution melt (MS-PCR)
        • Methylation sensitive PCR (sensitiv)
    • Restriktionsenzymverdau
      • PCR
  • Genomweites DNA-Methylierungs-Profiling
    • Genomweites DNA-Methylierungs-Profiling
      • Microarray-basiert
      • Bisulfite conversion
      • Methylierungssensitive Restriktionsenzyme
    • Sequenzierungsbasiert
      • Methylierungssensitive Restriktionsenzyme (MSDK)
      • Bisulfite conversion
    • andere
      • Restriktions Landmark Genomic Scanninc

Pyrosequencing

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Prinzip von Pyrosequencing

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Cholesterol

CHolesterol ---> Progesterone --> Testosteron --> Estradiol-17beta

  • Formation
    • Reproduktive Organe
      • Uterus, Eierstöcke
      • Brustgewebe
      • Männl. Reproduktionssystem
    • Nicht-Reproduktive Organe
      • Knochen
      • Vaskulärsystem
      • GI-Trakt
      • Leber
  • Funktion
    • Reproduktion
    • in viele andere Prozesse involviert

Endokrin aktive Chemikalien (EDC)

  • Def
  • Beispiele

  • Def.:eine exogene Substanz/MIschung, die die Funktionen des Endokrinen Systems verändert und dadurch Gesundheitseffekte im intakten Organismus/seinen Nachkommen/Unterpopulationen hervorruft
  • Beispiele
    • Steroide (Estradiol)
    • Pharmazeutika (Diehylstilvestrol)
    • Schadstoffe (DDT, Bisphenol A)
    • Pflanzenerzeugnisse (Genistein, Isoflavone)

Aufdeckung von Estrogenen

  • Fleisch
    • natürliche Hormone
    • Wachstumsfaktoren
      • DES
      • Estradiol-17beta
  • Mensch
    • viele exogene Estrogene in Gewebe, Blut und Urin
      • PCB
      • Isoflavone
      • Bisphenol
    • Kinder sind auch betroffen
      • Soja-Formula, durch die Mutter (UTerus, Milch)

Sicherheitspunkte

  • Kinder
    • Sensitiv bezüglich exogenen Sexualsteroiden
    • sehr geringe endogene Konzentrationen
    • Sehr sensitiv
  • traditionelles toxikologisches Testen
    • Tierexperimente
    • Mutagen-Potential
    • Maximal tolerierte Dosis (MTD), niedrigste beobachtete nachteiliges Effektlevel (LOAEL), nicht beobachtetes negatives Effektlevel (NOAEL)
    • akzeptable tägliche Aufnahme (ADI) berechnet von NOAEL (z.B. 100x niedriger) oder von LOAL (z.B. 100x niedriger)
    • aber: was passiert bei nicht-gleichbleibenden Dosis-Antworten
  • Speziesspezifische Unterschiede
    • Endogene Estrogene
      • z.B. Plazentale Estrogensynthese (in Primaten und Huftieren, aber nicht in Nagetieren)
    • viele Studien an Nagern haben negative direkte oder langzeitige Konsequenzen gezeigt (bei früher EDC-Aussetzung)
    • Zeit der Organentwicklung (Prostataentwicklung bei Nagern Postnatal, bei Menschen im Uterus)

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