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Hirnforschung: Die Epigenetik neurodegenerativer Erkrankungen

Bei Leiden wie der Alzheimerdemenz gehen mit der Zeit immer mehr Nervenzellen im Gehirn zu Grunde. Die Ursache dafür ist noch weit gehend unklar. Doch nun hat sich gezeigt, dass Mechanismen eine Rolle spielen, welche die Aktivierung von Genen beeinflussen. Daraus ergeben sich aussichtsreiche neue Therapieansätze.

Als es zu Anfang des Jahrhunderts gelungen war, das menschliche Erbgut komplett zu entziffern, stellte der damalige US-Präsident Bill Clinton diese wissenschaftliche Großtat auf eine Stufe mit der Mondlandung. Seinerzeit setzten die Mediziner große Hoffnungen in die genaue Kenntnis unseres Genoms. Insbesondere versprachen sie sich bessere Behandlungsmethoden für die großen Volkskrankheiten wie Diabetes oder Morbus Alzheimer. Diese hochgespannten Erwartungen haben sich bisher jedoch nicht erfüllt. Es stellte sich nämlich heraus, dass die genetische Information, die in der Basenabfolge der DNA gespeichert ist, keineswegs all das beinhaltet, was einen Menschen ausmacht. Eine mindestens ebenso wichtige Rolle spielt die Regulation der einzelnen Gene – und die hängt unter anderem von Umwelteinflüssen ab. Dieser zweiten Ebene der biologischen Kodierung von Informationen widmet sich das junge Gebiet der Epigenetik. Hier möchte ich mich vor allem mit epigenetischen Prozessen im zentralen Nervensystem befassen und darlegen, wie sie Lernen und Gedächtnis beeinflussen und zur Entstehung kognitiver Erkrankungen wie der Alzheimerdemenz beitragen.

Alle Zellen unseres Körpers enthalten jeweils das komplette menschliche Erbgut mit seinen rund 25 000 Genen. Dennoch unterscheiden sie sich in Funktion und Aussehen teils erheblich voneinander – man denke etwa an eine Leber- und eine Nervenzelle. Der Grund dafür ist, dass jeweils nur eine Teilmenge der Gene auch tatsächlich abgelesen und somit genutzt wird. Wenn Sie sich das Erbgut als Bibliothek und die Gene als Bücher vorstellen, dann verfügt jede Zelle über die gesamte Bibliothek, nimmt aber lediglich die für sie wichtigen Bücher aus den Regalen, um die enthaltene Information zu verwerten. Eine Leberzelle liest also einen anderen Teil des Genoms ab als eine Nervenzelle. Natürlich gibt es auch Gene, die überall gebraucht werden.

Damit dieses Prinzip funktioniert, müssen strenge Kon­trollmechanismen existieren, die darüber entscheiden, wann in einer Zelle ein Gen aktiv oder stumm ist. Zu ihnen zählen auch die epigenetischen Prozesse. Sie verkörpern eine Art zweiten Kode ...

Highlights 2/2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Highlights 2/2016

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  • Quellen

Day, J. J., Sweatt, J. D.: Epigenetic Mechanisms in Cognition. In: Neuron 70, S. 813 – 829, 2011

Peleg, S. et al.: Altered Histone H4 Lysine 12 Acetylation is Associated­ with Age-Dependent Memory Impairment in Mice. In: Science 328, S. 753 – 756, 2010

Rassoulzadegan, M. et al.: RNA-Mediated Non-Mendelian In­heritance of an Epigenetic Change in the Couse. In: Nature 441, S. 469 – 474, 2006

Stilling, R., Fischer, A.: The Role of Histone Acetylation in Age-Associated Memory Impairment and Alzheimer’s Disease. In: Neurobiology of Learning and Memory 96, S. 19 – 26, 2011

Zovoilis, A. et al.: microRNA-34c is a Novel Target to Treat Demen­tias. In: EMBO Journal 30, S. 4299 – 4308, 2011