Epigenetik. Nadelöhr neurodegenerativer Erkrankungen

Abstract

Die koordinierte Expression von Genen ist essentiell für die Entwicklung und das Überleben eines Organismus. Genexpression wird dabei nicht nur durch die Aktivität von Transkriptionsfaktoren, sondern vor allem auch durch epigenetische Veränderungen der Chromatin-Struktur reguliert. Die wichtigsten epigenetischen Mechanismen sind DNA-methylierung, Histon-acetylierung und Histon-methylierung. Solche epigenetischen Mechanismen sind vor allem entwicklungsbiologisch von Bedeutung und regulieren z.B. X-Chromosom-Inaktivierung oder Zelltyp-Determination. Die Erforschung epigenetischer Mechanismen hat in den letzten 15 Jahren deutlich zugenommen, u.a. da eine Deregulation von DNA-methylierung und Histon-modifikationen in Tumorzellen beobachtet wird. Inhibitoren von Histon-deacteylasen (HDAC) werde seit kurzem zur Behandlung bestimmter Krebsformen angewendet. Mittlerweile ist auch in den Neurowissenschaften ein dynamisches Forschungsgebiet entstanden, welches sich mit epigenetischen Mechanismen im zentralen Nervensystem befasst. Insbesondere zeigen jüngste Daten, dass die molekulare Maschinerie, welche DNA-methylierung und Histon-modifikationen reguliert auch neuronale Plastizität beeinflusst. So konnte z.B. gezeigt werden, dass transiente Änderungen der Histon-acetylierung und DNA-methylierung für Lernprozesse wichtig sind. Gleichzeitig scheint eine Deregulation epigenetischer Prozesse in eine Reihe von neurodegenerativen und kognitiven Erkrankungen involviert zu sein. Es konnte z.B. beobachtet werden, dass HDAC Inhibitoren Lernverhalten in Wildtyp Mäusen verbessern und in Tiermodellen für Chorea Huntington, Rubinstein Taybi Syndrom, Friedreichs Ataxie oder Morbus Alzheimer neuroprotektiv und neuroregenerativ wirken. In diesem Artikel stelle ich die wichtigsten Daten dieses neuen Forschungsgebiets der Neuroepigenetik zusammen und befasse mich vor allem mit der Frage warum epigenetische Ansätze eine aussichtsreiche therapeutische Strategie für Hirnerkrankungen darstellen könnten.