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Epigenomprojekt „Deep“ Deutschland endlich vorne dran in der Genomforschung

Das Epigenomprojekt „Deep“ startet. Anders als beim Humangenomprojekt sind deutsche Forscher damit an der Spitze. Das Ziel ist nichts weniger als eine neue Biomedizin.

© Foto Lodish Vergrößern Das Paket stuert die Gene: Die simulierte DNA-Doppelhelix (grün-orange) bildet mit Histonen (Mitte, farbifg) das Chromatin-Gerüst im Zellkern.

Erbe und Umwelteinfluss sind keine Gegensätze. Diese Erkenntnis hat sich zwar noch nicht allzu weit herumgesprochen, was die sogenannte Sarrazin-Debatte über die Erblichkeit der Intelligenz und ihre Folgen dokumentierte. Sie ist dennoch die logische Botschaft eines noch jungen, aber eminent wichtigen Forschungsgebiets, der Epigenetik. Die Tochterdisziplin der Genetik beschäftigt sich mit biochemischen Strukturen an und neben der Erbsubstanz DNA, die sich nicht zuletzt durch Umwelteinflüsse bleibend verändern können. Diese Veränderungen verstellen die Genaktivität einer Zelle und prägen so das komplexe biologische Gefüge auch in unserem menschlichen Körper.

Der genetische Code, der die Informationen der biologischen Evolution speichert, bleibt von dieser Erbe-Umwelt-Interaktion unangetastet. Dennoch wird der epigenetische Code wie eine zweite Informationsebene bei der Zellteilung an beide Tochterzellen weitergegeben. Er wirkt deshalb wie ein Gedächtnis des Körpers, das über Wochen, Monate, oft sogar ein ganzes Leben anhalten kann. Auf diesem Weg bestimmen Erbe und teils längst vergangene Umwelteinflüsse immer nur gemeinsam über Identität und Zustand von Organen oder Geweben und entscheiden zusammen mit Signalen aus der Gegenwart über den individuellen biomedizinischen Zustand eines jeden von uns.

Wer Ähnliches vor fünfzehn Jahren verbreitete, wurde in die Nähe der Esoterik gerückt, erinnert sich Jörn Walter, Epigenetik-Pionier und Genetiker an der Universität des Saarlandes in Saarbrücken. Heute sei es dagegen unbestritten, dass Umwelteinflüsse wie Klima, Traumata, Sport oder Ernährung derart tiefe und dauerhafte Spuren in der Biologie des Menschen hinterlassen: „Die Zahl der Publikationen zur Epigenetik in angesehenen Fachmagazinen wächst seit gut zehn Jahren exponentiell.“ Zuletzt erschienen rund tausend Fachartikel jährlich, die den Begriff Epigenetik im Titel führten.

Kopie Genom-Analyse Chromosomen © picture-alliance / dpa Vergrößern Angefärbte Chromosomen mit dem Erbmaterial unter dem Mikroskop.

Längst erweitert die Epigenetik das Verständnis zahlreicher Krankheiten und weckt Hoffnungen auf eine neue Prävention und Therapie von so unterschiedlichen Leiden wie Depressionen, Diabetes und Krebs. Eine aktuelle Studie macht besonders deutlich, was mit dem neuen Blick auf unser biomedizinisches Schicksal gemeint ist: Gunther Meinlschmidt vom LWL-Universitätsklinikum Bochum hat gemeinsam mit Kollegen aus London, Basel und Trier einen bestimmten epigenetischen Schalter an zwei verschiedenen Genen untersucht und einen möglichen Weg gefunden, wie akuter Stress das Risiko für psychische Krankheiten erhöhen könnte (“Translational Psychiatry“, doi: 10.1038/tp.2012.77). Probanden waren einem definierten Stresstest ausgesetzt. Sie mussten unter Beobachtung ein fiktives Jobinterview geben und Rechenaufgaben lösen. Zudem gaben sie Blutproben ab. Das Blut untersuchten die Forscher auf epigenetische Veränderungen. Im Detail ermittelten sie, wie stark bestimmte Stellen des Erbguts mit Methylgruppen besetzt waren, bestehend aus einem Kohlenstoff- und drei Wasserstoffatomen. Mit Hilfe dieses epigenetischen Schalters kann die Zelle einzelne Gene dauerhaft unzugänglich für die molekularbiologi-sche Ablesemaschinerie machen. Die Zelle ist dann nicht mehr in der Lage, das zugehörige Protein zu produzieren, oder stellt zumindest wesentlich weniger her. Nun zeigte sich, dass zumindest bei einem der untersuchten Gene der zweite Code sehr sensibel auf akuten Stress reagiert. Am Gen des Rezeptors für das Hormon Oxytocin - das „Kuschelhormon“ - tauchten zehn Minuten nach dem Stress vermehrt Methylgruppen auf. Die Andockstelle für das psychisch einflussreiche Hormon wurde also kaum noch produziert. 90 Minuten danach waren dagegen an der gleichen Stelle besonders wenige der epigenetischen Stopp-Schilder an-gebracht.

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