Epigenetische Regulation

Epigenetische Regulation ist die Regulation der Genexpression ohne Veränderungen der DNA-Sequenz oder eines ihrer transkribierten Produkte. Die häufigsten Formen epigenetischer Regulation sind DNA-Methylierungen, die die Genexpression unterdrücken, und Modifikationen der Histonproteine, die die Struktur der DNA-Verpackung beeinflussen. Epigenetische Modifikationen sind für verschiedene Imprinting-Erkrankungen verantwortlich. Dazu gehören beispielsweise das Prader-Willi-Syndrom Prader-Willi-Syndrom Prader-Willi-Syndrom und Angelman-Syndrom sowie das Angelman-Syndrom Angelman-Syndrom Prader-Willi-Syndrom und Angelman-Syndrom.

Aktualisiert: 05.07.2023

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

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Überblick

Definition

Epigenetische Modifikationen sind Modifikationen der DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA oder der DNA-Verpackung, die die Genexpression beeinflussen, ohne den genetischen Code (d. h. die Basensequenz) selbst zu verändern.

Eigenschaften der Modifikationen:

  • Kontrolle der Verfügbarkeit von DNA-Regionen für die Transkription
  • In der Regel reversibel
  • Beeinflussung durch Umweltfaktoren
  • Vererbbar (d. h. epigenetische Muster bleiben während der Zellteilung erhalten)

Überblick zur epigenetischen Regulation

Überblick zur DNA-Verpackung in Chromatin

Die Grundeinheit der DNA-Verpackung ist das Nukleosom. Die DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA wickelt sich 2¼ mal um einen Kern aus acht Histonproteinen und bildet ein Nukleosom.

DNA-Verpackung in Nukleosomen

Verpackung der DNA in Nukleosomen und schließlich Chromosomen

Bild von Lecturio.

Epigenetische Modifikationen

Zu den wichtigsten Formen der epigenetischen Modifikation zählen die direkte Methylierung der DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA, Modifikationen der Histonproteine und andere Chromatinmodifikationen.

DNA-Methylierung

Histonmodifikationen

Arten von Histonmodifikationen

Histonacetylierung

Histonacetylierung

Bild von Lecturio.

Chromatin-Remodellierung

Die Remodellierung des Chromatins und/oder der Nukleosomen ist eine weitere Möglichkeit der Zelle, die Genexpression auf epigenetischer Ebene zu regulieren. Die Chromatin-Remodellierung ist in der Regel energieabhängig. Formen der Chromatin-Remodellierung:

  • Verschieben von Nukleosomen entlang des DNA-Strangs
  • Umgestaltung der Nukleosomenstruktur
  • Vorübergehendes Entfernen von Nukleosomen
  • Austausch von Histonen
Nucleosome remodeling scaled

Remodellierung der Nukleosomen: Beispiele für Veränderungen der Histone. Chromatin-Remodelling-Faktoren verändern auch die Chromatinstruktur. Verwendung von Energie aus ATP.

Bild von Lecturio

Imprinting

Überblick

Das Imprinting (genomische Prägung) umfasst spezifische epigenetische Modifikationen, die in geschlechtsspezifischen Gameten auftreten (d. h. die Modifikationen treten nur in Spermien oder Eizellen auf).

Normalzustand der Genexpression

Normale Genexpression in der Region 15q11-13

AS: Angelman-Syndrom
PWS: Prader-Willi-Syndrom

Bild von Lecturio.

Prader-Willi-Syndrom Prader-Willi-Syndrom Prader-Willi-Syndrom und Angelman-Syndrom

Genexpression bei Prader-Willi

Genexpression beim Prader-Willi-Syndrom:


AS: Angelman-Syndrom
PWS: Prader-Willi-Syndrom
Bild von Lecturio.

Angelman-Syndrom Angelman-Syndrom Prader-Willi-Syndrom und Angelman-Syndrom

Genexpression bei Angelman

Genexpression beim Angelman-Syndrom:

AS: Angelman-Syndrom
PWS: Prader-Willi-Syndrom

Bild von Lecturio.

Klinische Relevanz

  • Krebs: Alle Krebsarten weisen Anomalien in der epigenetischen Regulation auf. Es wurden einige gemeinsame epigenetische Modifikationen bei bestimmten Krebsarten entdeckt. Dazu gehören eine allgemeine Hypomethylierung, die zur Aktivierung von Onkogenen (z. B. Ras) führt, und DNA-Methylierungen an Promotorsequenzen, die Tumorsuppressorgene inaktivieren. Darüber hinaus können Mutationen auch andere Histonmodifikationen beeinflussen.
  • Histon-Deacetylase-Inhibitoren: Die Histon-Acetylierung aktiviert die Genexpression. HDACs entfernen die Acetylgruppen. Daher erhöhen HDAC-Inhibitoren die Genexpression. Zu den HDAC-Inhibitoren gehören Romidepsin, Panobinostat und Vorinostat, die zur Behandlung von T-Zell-Lymphomen verwendet werden. Darüber hinaus weist Valproinsäure Valproinsäure Antikonvulsiva der ersten Generation (ein Antiepileptikum) ebenfalls eine HDAC-Inhibitor-Aktivität auf und wird daher auf mögliche Anwendungen abseits der Kontrolle von Krampfanfällen untersucht.
  • Alzheimer-Krankheit: neurodegenerative Erkrankung, die zu Demenz Demenz Demenz: Schwerwiegende neurokognitive Störungen führt. Es wird angenommen, dass der Alzheimer-Krankheit die Akkumulation fehlgefalteter und/oder abnormal modifizierter Proteine Proteine Proteine und Peptide zugrunde liegt. Zu diesen Proteinen gehören β-Amyloide und Tau-Proteine. Exogene Faktoren und epigenetische Modifikationen sind ebenfalls an der Pathogenese beteiligt. Die genauen Mechanismen sind allerdings noch unbekannt. Betroffene leiden unter einer fortschreitenden Demenz Demenz Demenz: Schwerwiegende neurokognitive Störungen.
  • Hutchinson-Gilford-Syndrom (Englisches Akronym: HGPS): autosomal-dominant vererbte Erkrankung, die durch frühzeitige Alterungsprozesse (Progerie) gekennzeichnet ist. Ursächlich ist ein seltener genetischer Defekt in Laminin A, das für die Stabilisierung der Kernmembran entscheidend ist. Ohne funktionelles Laminin A liegt das Heterochromatin desorganisiert und instabil vor, sodass die Gentranskription fehlreguliert wird. Betroffene mit HGPS zeigen bereits im Alter von zwei Jahren multiple progeroide Symptome, unter anderem Gedeihstörungen und dermatologische, muskuloskeletale, neurologische, audiologische, ophthalmologische und lebenslimitierende kardiovaskuläre Anomalien.

Quellen

  1. Jaenisch R, Bird A. (2003). Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals. Nature genetics, 33(Suppl):245–254. https://doi.org/10.1038/ng1089
  2. Lee JH, Kim EW, Croteau DL et al. (2020) Heterochromatin: an epigenetic point of view in aging. Exp Mol Med 52:1466–1474. https://doi.org/10.1038/s12276-020-00497-4
  3. Shahid Z, Simpson B, Miao KH et al. Genetics, histone code. (2020). StatPearls. Abgerufen am 21. April 2021 von https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK538477/
  4. Simpson B, Hajira B. (2020). Genetics, DNA packaging. In Al Aboud N (Hrsg.), StatPearls. Abgerufen am 21. April 2021 von https://www.statpearls.com/articlelibrary/viewarticle/32591/
  5. Figueroa ME. (2021). Principles of epigenetics. In Tirnauer JS (Hrsg.), UpToDate. Abgerufen am 21. April 2021 von https://www.uptodate.com/contents/principles-of-epigenetics

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eLearning Award 2023

Lecturio und die Exporo-Gruppe wurden für ihre digitale Compliance-Akademie mit dem eLearning Award 2023 ausgezeichnet.

eLearning Award 2019

Lecturio und die TÜV SÜD Akademie erhielten für den gemeinsam entwickelten Online-Kurs zur Vorbereitung auf den
Drohnenführerschein den eLearning Award 2019 in der Kategorie “Videotraining”.

Comenius-Award 2019

Comenius-Award 2019

Die Lecturio Business Flat erhielt 2019 das Comenius-EduMedia-Siegel, mit dem die Gesellschaft für Pädagogik, Information und Medien jährlich pädagogisch,  inhaltlich und gestalterisch
herausragende didaktische Multimediaprodukte auszeichnet.

IELA-Award 2022

Die International E-Learning Association, eine Gesellschaft für E-Learning Professionals und Begeisterte, verlieh der Lecturio Learning Cloud die Gold-Auszeichnung in der Kategorie “Learning Delivery Platform”.

Comenius-Award 2022

In der Kategorie “Lehr- und Lernmanagementsysteme” erhielt die Lecturio Learning Cloud die Comenius-EduMedia-Medaille. Verliehen wird der Preis von der Gesellschaft für Pädagogik, Information und Medien für pädagogisch, inhaltlich und gestalterisch herausragende Bildungsmedien.

B2B Award 2020/2021

Die Deutsche Gesellschaft für Verbraucherstudien (DtGV) hat Lecturio zum Branchen-Champion unter den deutschen Online-Kurs-Plattformen gekürt. Beim Kundenservice belegt Lecturio den 1. Platz, bei der Kundenzufriedenheit den 2. Platz.

B2B Award 2022

Für herausragende Kundenzufriedenheit wurde Lecturio von der Deutschen Gesellschaft für Verbraucherstudien (DtGV) mit dem deutschen B2B-Award 2022 ausgezeichnet.
In der Rubrik Kundenservice deutscher Online-Kurs-Plattformen belegt Lecturio zum zweiten Mal in Folge den 1. Platz.

Simon Veiser

Simon Veiser beschäftigt sich seit 2010 nicht nur theoretisch mit IT Service Management und ITIL, sondern auch als leidenschaftlicher Berater und Trainer. In unterschiedlichsten Projekten definierte, implementierte und optimierte er erfolgreiche IT Service Management Systeme. Dabei unterstützte er das organisatorische Change Management als zentralen Erfolgsfaktor in IT-Projekten. Simon Veiser ist ausgebildeter Trainer (CompTIA CTT+) und absolvierte die Zertifizierungen zum ITIL v3 Expert und ITIL 4 Managing Professional.

Dr. Frank Stummer

Dr. Frank Stummer ist Gründer und CEO der Digital Forensics GmbH und seit vielen Jahren insbesondere im Bereich der forensischen Netzwerkverkehrsanalyse tätig. Er ist Mitgründer mehrerer Unternehmen im Hochtechnologiebereich, u.a. der ipoque GmbH und der Adyton Systems AG, die beide von einem Konzern akquiriert wurden, sowie der Rhebo GmbH, einem Unternehmen für IT-Sicherheit und Netzwerküberwachung im Bereich Industrie 4.0 und IoT. Zuvor arbeitete er als Unternehmensberater für internationale Großkonzerne. Frank Stummer studierte Betriebswirtschaft an der TU Bergakademie Freiberg und promovierte am Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe.

Sobair Barak

Sobair Barak hat einen Masterabschluss in Wirtschaftsingenieurwesen absolviert und hat sich anschließend an der Harvard Business School weitergebildet. Heute ist er in einer Management-Position tätig und hat bereits diverse berufliche Auszeichnungen erhalten. Es ist seine persönliche Mission, in seinen Kursen besonders praxisrelevantes Wissen zu vermitteln, welches im täglichen Arbeits- und Geschäftsalltag von Nutzen ist.

Wolfgang A. Erharter

Wolfgang A. Erharter ist Managementtrainer, Organisationsberater, Musiker und Buchautor. Er begleitet seit über 15 Jahren Unternehmen, Führungskräfte und Start-ups. Daneben hält er Vorträge auf Kongressen und Vorlesungen in MBA-Programmen. 2012 ist sein Buch „Kreativität gibt es nicht“ erschienen, in dem er mit gängigen Mythen aufräumt und seine „Logik des Schaffens“ darlegt. Seine Vorträge gestaltet er musikalisch mit seiner Geige.

Holger Wöltje

Holger Wöltje ist Diplom-Ingenieur (BA) für Informationstechnik und mehrfacher Bestseller-Autor. Seit 1996 hat er über 15.800 Anwendern in Seminaren und Work-shops geholfen, die moderne Technik produktiver einzusetzen. Seit 2001 ist Holger Wöltje selbstständiger Berater und Vortragsredner. Er unterstützt die Mitarbeiter von mittelständischen Firmen und Fortune-Global-500- sowie DAX-30-Unternehmen dabei, ihren Arbeitsstil zu optimieren und zeigt Outlook-, OneNote- und SharePoint-Nutzern, wie sie ihre Termine, Aufgaben und E-Mails in den Griff bekommen, alle wichtigen Infos immer elektronisch parat haben, im Team effektiv zusammenarbeiten, mit moderner Technik produktiver arbeiten und mehr Zeit für das Wesentliche gewinnen.

Frank Eilers

Frank Eilers ist Keynote Speaker zu den Zukunftsthemen Digitale Transformation, Künstliche Intelligenz und die Zukunft der Arbeit. Er betreibt seit mehreren Jahren den Podcast „Arbeitsphilosophen“ und übersetzt komplexe Zukunftsthemen für ein breites Publikum. Als ehemaliger Stand-up Comedian bringt Eilers eine ordentliche Portion Humor und Lockerheit mit. 2017 wurde er für seine Arbeit mit dem Coaching Award ausgezeichnet.

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Yasmin Kardi ist zertifizierter Scrum Master, Product Owner und Agile Coach und berät neben ihrer Rolle als Product Owner Teams und das höhere Management zu den Themen agile Methoden, Design Thinking, OKR, Scrum, hybrides Projektmanagement und Change Management.. Zu ihrer Kernkompetenz gehört es u.a. internationale Projekte auszusteuern, die sich vor allem auf Produkt-, Business Model Innovation und dem Aufbau von Sales-Strategien fokussieren.

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Leon Chaudhari ist ein gefragter Marketingexperte, Inhaber mehrerer Unternehmen im Kreativ- und E-Learning-Bereich und Trainer für Marketingagenturen, KMUs und Personal Brands. Er unterstützt seine Kunden vor allem in den Bereichen digitales Marketing, Unternehmensgründung, Kundenakquise, Automatisierung und Chat Bot Programmierung. Seit nun bereits sechs Jahren unterrichtet er online und gründete im Jahr 2017 die „MyTeachingHero“ Akademie.

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Als akkreditierter Trainer für PRINCE2® und weitere international anerkannte Methoden im Projekt- und Portfoliomanagement gibt Andreas Ellenberger seit Jahren sein Methodenwissen mit viel Bezug zur praktischen Umsetzung weiter. In seinen Präsenztrainings geht er konkret auf die Situation der Teilnehmer ein und erarbeitet gemeinsam Lösungsansätze für die eigene Praxis auf Basis der Theorie, um Nachhaltigkeit zu erreichen. Da ihm dies am Herzen liegt, steht er für Telefoncoachings und Prüfungen einzelner Unterlagen bzgl. der Anwendung gern zur Verfügung.

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Zach Davis ist studierter Betriebswirt und Experte für Zeitintelligenz und Zukunftsfähigkeit. Als Unternehmens-Coach hat er einen tiefen Einblick in über 80 verschiedene Branchen erhalten. Er wurde 2011 als Vortragsredner des Jahres ausgezeichnet und ist bis heute als Speaker gefragt. Außerdem ist Zach Davis Autor von acht Büchern und Gründer des Trainingsinstituts Peoplebuilding.

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Alexander Plath

Alexander Plath ist seit über 30 Jahren im Verkauf und Vertrieb aktiv und hat in dieser Zeit alle Stationen vom Verkäufer bis zum Direktor Vertrieb Ausland und Mediensprecher eines multinationalen Unternehmens durchlaufen. Seit mehr als 20 Jahren coacht er Führungskräfte und Verkäufer*innen und ist ein gefragter Trainer und Referent im In- und Ausland, der vor allem mit hoher Praxisnähe, Humor und Begeisterung überzeugt.

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