Kurzfassung

Die beiden elterlichen Genome in Spermium und Eizelle, die bei der Befruchtung zusammen kommen, sind funktionell nicht gleichwertig. In der väterlichen bzw. mütterlichen Keimbahn werden die Erbanlagen unterschiedlich epigenetisch modifiziert, um die „egoistischen“ väterlichen und mütterlichen Interessen bezüglich der Entwicklung des neuen Individuums durchzusetzen. Genomweite Veränderungen der DNA-Methylierungsmuster spielen bei diesem Prozess eine entscheidende Rolle. Die genetisch...Die beiden elterlichen Genome in Spermium und Eizelle, die bei der Befruchtung zusammen kommen, sind funktionell nicht gleichwertig. In der väterlichen bzw. mütterlichen Keimbahn werden die Erbanlagen unterschiedlich epigenetisch modifiziert, um die „egoistischen“ väterlichen und mütterlichen Interessen bezüglich der Entwicklung des neuen Individuums durchzusetzen. Genomweite Veränderungen der DNA-Methylierungsmuster spielen bei diesem Prozess eine entscheidende Rolle. Die genetisch inaktiven, elternspezifisch modifizierten Genome aus Spermium und Eizelle müssen nach der Befruchtung für die somatische Entwicklung des neuen Organismus erst reprogrammiert werden. Mit Ausnahme von etwa 100 geprägten Gene, die ihre elternspezifische Prägung (engl. „Imprinting“) auch nach der Befruchtung beibehalten, werden die in der Keimbahn gesetzten elternspezifischen Unterschiede durch eine Genomreprogrammierung im frühen Embryo wieder ausgelöscht und durch neue somatische Methylierungsmuster ersetzt. Die überwiegende Zahl (>99%) unserer rund 25.000 Gene zeigt nach dieser Reprogrammierung identische Methlierungsmuster und Aktivität beider Allele.
Störungen des elternspezifischen Reprogrammierungsprozesses sind wahrscheinlich eine wichtige Ursache für den hohen Verlust von Embryonen/Schwangerschaften und abnormale Phänotypen. Häufigkeit und Schwere von Reprogrammierungsstörungen nehmen (zumindest im Tierexperiment) zu, wenn man mit assistierten Reproduktionstechniken in die Entwicklung von Gameten und/oder frühen Embryonen eingreift oder durch den Transfer von somatischen Zellkernen in Eizellen bei der Embryoklonierung die Keimbahn umgeht. Wir benutzen verschiedene zytogenetische, immunzytochemische und molekulargenetische Techniken um den Reprogrammierungsprozess in der befruchteten Eizelle und im frühen Embryo besser zu verstehen und eventuell modifizierende genetische und Umweltfaktoren zu identifizieren. Solche grundlegenden experimentellen Arbeiten, die nur in der Maus und in anderen Tiermodellen durchgeführt werden können, haben wichtige Implikationen für die Therapie von infertilen Paaren und die Verwendung embryonaler Stammzellinien für die Zellersatztherapie.
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