Experimentelle Untersuchungen zur Transgenese bei Nutztieren

werden, bzw. in das Design von genetischen Veränderungen einfließen. Zusammen mit der
Verfügbarkeit von cDNA- und genomischen DNA-Klonen zahlreicher Spezies in öffentlichen
Genbanken (z.B. Ressourcen Zentrum Berlin, jetzt ImaGenes) ergeben sich für die
Transgenese bisher ungeahnte Möglichkeiten, so dass auch komplexe Veränderungen des
Genoms (Kuroiwa et al., 2002; Grosse-Hovest et al., 2004) wesentlich vereinfacht werden.
2.8 Epigenetik
In der Epigenetik geht es um das Verständnis, wie Information über die Genregulation, die
nicht direkt in der DNA-Sequenz kodiert ist, von einer Zell- oder Organismen-Generation in
die nächste gelangt (Reik, 2002). Spezifische epigenetische Prozesse umfassen komplexe
Genregulations-Mechanismen, unter anderem das Imprinting, das Gen-Silencing und die
Reprogrammierung. Die griechische Vorsilbe epi hat mehrere Bedeutungen, wie „nach“,
„hinterher“ oder „zusätzlich, über“. So beschreibt die Epigenetik alle Prozesse in einer Zelle,
die als „zusätzlich zu“ den Prozessen und Informationen der Genetik gelten. Die Gesamtheit
aller epigenetischen Mechanismen wird als Epigenom bezeichnet.
Es gibt verschiedene Mechanismen, die in der Epigenetik wirksam werden. Die
bestuntersuchten in Säugern sind DNA-Methylierung und Histon-Modifikationen. Bei der
DNA-Methylierung wird die Cytosin-Base in CG-Dinukleotiden an der 5-Position methyliert
(Abb. 7). Somit wird eine „fünfte“ Base eingeführt, da sich Cytosin und 5-Methyl-Cytosin
funktionell unterscheiden. Die Promoterbereiche von vielen Genen umfassen CpG-reiche
Regionen, die als „CpG islands“ bezeichnet werden. In aktiven Genen sind die CpG islands
unmethyliert, in inaktiven Genen sind die CpG islands und weitere Promoterbereiche häufig
Cytosin-methyliert. Auch beim Imprinting ist in der Regel das inaktive Allel an den CpG-
Positionen Cytosin-methyliert. Während der frühen Embryogenese kommt es zu einem
Neusetzen des größten Teils der DNA-Methylierung. So wird in der befruchteten Oozyte
zunächst die DNA des paternalen und dann die DNA des maternalen Vorkerns demethyliert.
Aufgrund der zeitlichen Aufeinanderabfolge geht man davon aus, dass die Demethylierung
des paternalen Vorkerns aktiv und die des maternalen Vorkerns passiv erfolgt (Mayer et al.,
2000 a, b). Bis zum Blastozystenstadium erfolgt dann eine aktive Remethylierung. Diese
Neusetzung der DNA-Methylierungen wird heute als ein Prozess der Reprogrammierung der
Gameten-DNA verstanden, um ein funktionelles Embryonenepigenom zu formen.
Ausgenommen von diesen DNA-Methylierungsänderungen im frühen Embryo sind geprägte
Gene (imprinted genes), die erst in der Gametogenese neu methyliert werden.
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