Genetik

DNA besteht aus den 4 Nukleinbasen Adenin (A), Cytosin (C), Thymin (T) und Guanin (G). A verbindet sich mit T und G mit C. Sie bilden eine Doppelhelixstruktur, mit den möglichen Basenpaaren A-T, T-A, G-C oder C-G. Bei RNA ist Thymin durch Uracil (U) ersetzt. DNA dient dabei als Vorlage für RNA-Stränge, die als Informationsboten für die Proteinbildung fungieren (DNA RNA Protein). Enzyme regeln diesen Prozess. Ein Gen kann 1000e oder Millionen von Basenpaaren haben und ist für eine bestimmte Funktion verantwortlich. Viele Gene haben allerdings keine Funktion (sie werden nicht transkribiert, erzeugen also keine Proteine).

Quelle: yourgenome via YouTube


Im Jahr 1990 wurde das Human Genome Project gestartet, mit dem Ziel das komplette menschliche Genom zu entschlüsseln. Nach heutigem Wissensstand greift die Vorstellung, bestimmte Gene seien allein für bestimmte Eigenschaften verantwortlich zu kurz. DNA, RNA, Proteine und Zellplasma interagieren miteinander und mit der Umwelt und sorgen für hochkomplexe biologische Prozesse.

Epigenetik

Biologische Informationen sind nicht nur in der DNA gespeichert, sondern auch im Zellplasma. Zellen interpretieren ständig die Informationen der DNA, können aber auch auf Umwelteinflüsse reagieren. Die Epigenetik bietet mehrere Mechanismen mit denen die Genstruktur verändert wird. Abhängig von Umwelteinflüssen können Gene aktiviert oder deaktiviert werden.
  • DNA Methylierung: Chemische Moleküle (mit Methyl-Gruppe) binden sich an die Promotor-Stelle des Moleküls und verhindern, dass das entsprechende Gen abgelesen wird.
  • Hydroxyl-Gruppen können die Methyl-Gruppen wieder von der DNA entfernen und diese somit aktivieren.
  • Histone sind Proteine, um die die DNA-Stränge gewickelt sind. Das Andocken von Methyl-, Phosphat-, oder Acetylgruppen, verändert die Positionierung der Histone und bestimmt den Verpackungsgrad der DNA, der Enzyme daran hindert, die Gene abzulesen.

Quelle: MaxPlanckSociety via YouTube


Verantwortlich: Ioannis Alexiadis


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Literatur

Cortini, Ruggero; et al.: The physics of epigenetics. Reviews of Modern Physics 88.2, 2016.

Knippers, Rolf: Molekulare Genetik. Georg Thieme Verlag, 2006.

Im Gegensatz zu mRNA wirkt ncRNA nicht kodierend und geht direkt in Protein über.
DNA to protein or ncRNA