Epigenetik und nicht-kodierende RNA

Die Epigenetik

Um in Echtzeit auf Veränderungen unserer Aktivität oder unserer Umwelt zu reagieren, modulieren unsere Zellen die Expression ihrer Gene, d. h. sie passen ständig den Typ und die Intensität der Proteinsynthese an. Da diese Modulation ohne DNA-Mutation erfolgt, sind es die epigenetischen Veränderungen, die diese ständige Anpassung gewährleisten.

Zu diesen Mechanismen gehören:

• Die DNA-Methylierung: Die Anlagerung von Methylgruppen an bestimmte DNA-Basen, die die Genablesung beeinflusst.
• Histonmodifikationen: Die Acetylierung, Methylierung oder Phosphorylierung dieser Strukturproteine, die den Zugang zur DNA modulieren.
• Regulatorische RNAs: Nicht-kodierende RNA-Moleküle (Mikro-RNAs, lange nicht-kodierende RNAs), die die Genexpression unterdrücken oder aktivieren können.

Dank dieser Mechanismen kann der Organismus die Expression seiner Gene kontinuierlich an die empfangenen Signale (Ernährung, Stress, Umwelteinflüsse usw.) anpassen.

Die Rolle des Immunsystems bei der Reaktion auf äußere Aggressionen

Das Immunsystem ist an vorderster Front, um die Anpassung des Organismus an Umweltveränderungen zu ermöglichen. Die Überexpression von Membranrezeptoren, Proliferation, Differenzierung und Polarisation von Immunzellen sind alles wesentliche Mechanismen für eine angepasste Immunantwort, die von einer Vielzahl epigenetischer Faktoren gesteuert werden.

Nicht-kodierende RNAs

Lange Zeit glaubte man, dass die DNA die einzige Rolle habe, die für die Proteinsynthese notwendige genetische Information zu tragen. Die Entschlüsselung des menschlichen Genoms zu Beginn dieses Jahrhunderts war reich an Überraschungen, insbesondere:

• Während man erwartete, so viele Gene wie Proteine zu finden (etwa 100.000 verschiedene Proteine beim Menschen), beträgt die Anzahl der Proteine kodierenden Gene nur 25.000.
• Im gesamten menschlichen Genom enthalten nur 3 % Gene, die für Proteine kodieren.

Viele Jahre lang konnte die Rolle der verbleibenden 97 % nicht identifiziert werden, so dass man sie als „Junk-DNA“ bezeichnete.

Heute weiß man jedoch, dass diese nicht-kodierende DNA, weit davon entfernt, nutzlos zu sein, den Code für die Synthese nicht-kodierender RNA trägt.

Mikro-RNAs

Unter den regulatorischen nicht-kodierenden RNAs sind Mikro-RNAs zweifellos diejenigen, die bisher am intensivsten erforscht wurden.

Sie brachten ihren Entdeckern, den Professoren Victor Ambros und Gary Ruvkun, den Nobelpreis für Medizin und Physiologie im Jahr 2024 ein.

Diese kleinen RNA-Stränge von etwa zwanzig Nukleotiden haben die Fähigkeit, sich an eine Ziel-Boten-RNA zu paaren und deren Übersetzung in Proteine zu blockieren.