Erinnern Sie sich noch an die Stunde über Epigenetik damals im Biologieunterricht? Falls ja, sind Sie wahrscheinlich ziemlich jung und hatten darüber hinaus eine extrem fortschrittliche Lehrerin. Denn die meisten Menschen haben in der Schule nie von dieser Tochterdisziplin der Genetik gehört, so neu ist ihr Aufschwung seit den 2000er-Jahren. Erst in letzter Zeit hält das Gebiet Einzug in die Lehrpläne.14 So können selbst naturwissenschaftlich gebildete Zeitgenossen häufig wenig mit Epigenetik anfangen, weshalb hier eine kurze Einführung folgt, wie die epigenetischen Veränderungen im Detail zustande kommen.
Am besten, wir beginnen dort, wo alles anfängt: bei der Körperzelle, dem kleinsten gemeinsamen Nenner des Lebens. Mehr als 200 verschiedene Zelltypen finden sich im Menschen, sei es in Haut, Blut, Gehirn, Muskeln, Leber, Knochen oder Knorpel. Jeder dieser winzigen Bausteine enthält das gesamte Erbgut. Die Leberzelle eines Menschen trägt also dieselbe DNA wie eine Hirn- oder Netzhautzelle, selbst wenn ihre Aufgaben unterschiedlich sind. Die Gene sitzen auf den DNA-Fäden im Zellkern und enthalten codierte Baupläne für Proteine, die der Körper bei Bedarf abliest. Manche dieser Erbfaktoren, die sogenannten Haushaltsgene, sind in allen Zellen eingeschaltet. Das sind diejenigen, die Stoffwechsel, Zellteilung und Reparaturmechanismen organisieren. Andere Gene dagegen sind spezifisch für einen Zelltyp. In Neuronen werden beispielsweise Bauanleitungen für die elektrische Signalübertragung epigenetisch aktiviert, die in Leberzellen abgeschaltet sind: Letztere sollen schließlich Alkohol abbauen und sich nicht in Form elektrischer Impulse Gedanken über die Steuererklärung machen.
Die erste Aufgabe der Epigenetik besteht daher zunächst einmal darin, bei der Entwicklung ganz unterschiedlicher Gewebe den jeweiligen Zellen die richtige Aufgabe zuzuweisen. Die Epigenetik bietet demnach eine Gebrauchsanleitung für das Leben. Der Werkzeugkasten dieses Steuerungssystems gibt allerdings noch mehr her: Die Epigenetik ermöglicht es dem individuellen Genom, sich den Umweltbedingungen zeitnah anzupassen. Sie tut das allerdings nicht, indem sie die Reihenfolge der Basenpaare auf der DNA verändert (was bei Mutationen passiert), sondern indem sie regelt, welche Gene abgelesen werden und welche nicht. Dazu stehen ihr unterschiedliche zelluläre Kniffe zur Verfügung:
Methylierung: Der am besten untersuchte epigenetische Mechanismus nennt sich »Methylierung« (mehr dazu in Kapitel drei>). Der Begriff leitet sich von »Methylgruppe« ab, einer der einfachsten Atomanordnungen in der organischen Chemie. Diese winzigen Bausteine bestehen lediglich aus einem Kohlenstoffatom und drei Wasserstoffatomen, entsprechend tragen sie das Kürzel –CH3. Bei der Methylierung koppelt sich eine Methylgruppe an jene Bausteine der DNA, die die Informationen tragen, die sogenannten Basen. (Genau genommen geschieht die Methylierung in denjenigen DNA-Abschnitten, in denen besonders oft die Basenabfolge Cytosin–Guanin auftritt.15) Das Andocken der Methylgruppen erledigen spezialisierte Enzyme, sogenannte Methyltransferasen.
Den Effekt dieses Vorgangs kann man sich wie eine Art Stoppschild vorstellen. Wo eine Methylgruppe angeheftet ist, wird die DNA zunehmend schwerer entzifferbar. Je mehr Stellen auf einem Gen besetzt sind, desto stärker ist seine Aktivierbarkeit gedrosselt. Bei vollständiger Methylierung ist das Gen zum Schweigen gebracht. Damit ist seine Fähigkeit eingeschränkt, Proteine zu produzieren. In gesunden Zellen lenken die chemischen Markierungen nicht nur die Aktivität von Erbfaktoren, sie schützen die Zelle auch vor fremder DNA und helfen, Fehler bei der Neubildung von DNA zu korrigieren.16 Allerdings kann die epigenetis
