Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Umwelteinflüsse hinterlassen Spuren im Erbgut

22.05.2014

Fettreiche Ernährung und Tageslänge verändern epigenetische Markierungen in Wildmäusen

Eineiige Zwillinge sind sich als Kinder sehr viel ähnlicher als im Alter. Einer der Gründe dafür sind sogenannte epigenetische Veränderungen – chemische Anhängsel an die DNA oder ihre Verpackungsproteine. Umwelteinflüsse können diese Markierungen im Laufe des Lebens verändern.


Die ursprünglich wildlebenden Mäuse leben im Experiment in einer der Natur nachempfundenen Umgebung in Versuchsräumen statt in Käfigen. Sie können in Nestern Familien und Gruppen ausbilden, in denen Weibchen gemeinschaftlich ihre Nachkommen aufziehen.

© A. Börsch-Haubold

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön haben jetzt erstmals eine solche epigenetische Veränderung bei Wildmäusen untersucht und dabei herausgefunden, dass fettreiche Nahrung und längeres Tageslicht die Markierung verändert. Dadurch werden Stoffwechsel-Gene in der Leber aktiv, mit denen die Tiere die energiereiche Nahrung effektiver verwerten können.

Diese Anpassungen an vergleichsweise milde Umweltveränderungen werden jedoch nicht an die Nachkommen weitergegeben. Auch beim Menschen könnten solche Umweltschwankungen epigenetische Markierungen regulieren.

Sowohl das DNA-Molekül als auch die Histon-Verpackungsproteine können epigenetisch verändert sein. Verschiedene Umweltfaktoren können die epigenetischen Veränderungen beeinflussen. Dazu zählen beispielsweise die Ernährung, Populationsdichte und Stress. Eine solche Veränderung ist die dreifache Methylierung einer Lysin-Aminosäure der Histone. Dadurch können die Gene auf dem benachbarten Abschnitt des DNA-Moleküls abgelesen und aktiviert werden.

Viele Epigenetik-Studien arbeiten mit Zellkulturen oder ingezüchteten Labormäusen und halten so die natürlichen Unterschiede zwischen den Individuen möglichst gering. Epigenetische Veränderungen, wie sie unter natürlichen Bedingungen auftreten, lassen sich so allerdings nicht erforschen. Die Evolutionsforscher am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie haben die Histon-Methylierung deshalb an aus der Natur stammenden Hausmäusen (Mus musculus) untersucht, wie Unterschiede im Futter und Tageslänge die epigenetische Veränderung der Histone beeinflussen.

Sie ließen dafür zwei Gruppen von Mäusen in halb-natürlichen Gehegen mit unterschiedlichem Futter und Lichtverhältnissen aufwachsen. Statt eines Futters, das elf Prozent der verwertbaren Energie als Fett enthält, erhielt eine Gruppe Nahrung mit 22 Prozent Fettanteil. Diese Population lebte zudem unter einem 18-Stunden-Tag – beides ist typisch für den Sommer.

Die Plöner Forscher beobachteten acht Monate lang mehrere Generationen der beiden Mäusepopulationen. Für ihre Untersuchung wählten sie junge Tiere aus, deren Eltern bereits während des Experiments geboren wurden, und analysierten das Muster der Lysin-Methylierung der Histone im gesamten Erbgut von Zellen in der Leber.

Das veränderte Verhältnis von Fett, Kohlenhydraten und Protein in der Nahrung führt demnach nicht dazu, dass Markierungen abgebaut oder neu gesetzt werden. "Eine gesunde Leberzelle ist und bleibt eine gesunde Leberzelle - zusätzliche epigenetische Marker würden vermutlich eine krankhafte Veränderung darstellen", erklärt Angelika Börsch-Haubold vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie.

Mithilfe einer eigens entwickelten Datenbank und Analyse-Programmen entdeckten die Plöner Forscher, dass die epigenetischen Markierungen von Stoffwechsel- und ihren Steuerungs-Genen auf das Futter reagierten. Dabei wurden Steuerungsgene für den Fett- und Cholesterin-Stoffwechsel sowie für die Gallenflüssigkeit aktiviert. "Mit diesen Veränderungen können die Tiere schnell auf die energiereiche Nahrung reagieren und sie besser verwerten", sagt Börsch-Haubold.

Die Veränderungen wurden aber nicht an die Nachkommen weitergegeben. Einschneidende Ereignisse wie Hungerperioden oder traumatische Erlebnisse können dagegen epigenetische Veränderungen hervorrufen, die über mehrere Generationen hinweg stabil sind. Weniger drastische Ereignisse wirken sich also nicht auf die Nachkommenschaft aus. "Unsere Studie zeigt somit zum ersten Mal, wie natürliche Umweltveränderungen das Erbgut von Wildtieren beeinflussen", so Börsch-Haubold. Als nächstes wollen die Wissenschaftler untersuchen, in welchem Lebensabschnitt die Umwelt das Epigenom verändert.

Ansprechpartner 

Prof. Dr. Bernhard Haubold

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön

Telefon: +49 4522 763-276

 

Dr. Angelika Börsch-Haubold

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön

Telefon: +49 4522 763-274

 

Originalpublikation

 
Angelika G. Börsch-Haubold, Inka Montero, Kathryn Konrad, and Bernhard Haubold
Genome-wide quantitative analysis of histone H3 lysine 4 trimethylation in wild house mouse liver: Environmental change causes epigenetic plasticity
PLoSOne, 16. Mai 2014

Prof. Dr. Bernhard Haubold | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/8207847/umwelt_epigenetik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie