Arbeitsgruppe Epigenetik

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Im Fokus unserer Arbeit steht die Untersuchung epigenetischer Modifikationen und ihrer Funktionen in neurodegenerativen Erkrankungen, insbesondere des Morbus Parkinson.

Epigenetische Modifikationen, wie DNA-Methylierung und Histon-Modifikationen, gelten als eine zentrale Schnittstelle zwischen Umwelt, genetischer Prädisposition und Phänotyp (Abb. 1). Sie können durch das soziale Umfeld, die Ernährung und verschiedene andere Faktoren beeinflusst und—teilweise reversibel—verändert werden können.

Abbildung 1: Schematische Darstellung epigenetischer Modifikationen als Schnittstelle zwischen Umwelt und Phänotyp. Umweltfaktoren modulieren das Chromatin, vor allem DNA-Methylierung und Histone-Modifikationen. Diese beeinflussen die Expression von Genen und damit den Phänotyp.
 

Für Morbus Parkinson wurde der Einfluss von Umweltfaktoren in Bezug auf Prävalenz und Verlauf der Krankheit bereits gezeigt. Stress ist beispielweise ein Faktor, der die Krankheitssymptome verstärken kann. Ein stimulierendes Umfeld, welches soziale Interaktionen, Lernen und Bewegung begünstigt, äußert sich hingegen positiv und kann den Krankheitsverlauf verlangsamen. Die diesen Beobachtungen zu Grunde liegenden molekularen Mechanismen sind jedoch bisher weitgehend unbekannt. Es spricht jedoch vieles dafür, dass auch hier epigenetische Veränderungen eine zentrale Rolle spielen.

Unsere Arbeitsgruppe untersucht daher, ob sich epigenetische Modifikationen mit der Parkinson'schen Krankheit verändern und welche Auswirkungen Umwelteinflüsse auf diese Veränderungen haben.

Dazu nutzen wir verschiedene Modellorganismen für die Krankheit, um DNA-Methylierung und Histon-Modifikationen Genom-weit zu kartieren. Das erlaubt uns Genom-Regionen und ihre epigenetischen Muster zu identifizieren, die sich zwischen MP-Modell und Kontroll-Tieren unterscheiden. Darüber hinaus setzen wir sowohl MP- als auch Kontroll-Tiere einer stimulierenden, stressinduzierenden und Standard-Umgebung aus und untersuchen die damit einhergehenden epigenetischen Veränderungen in ihren Genomen. Insbesondere interessieren uns dabei epigenetische Veränderungen, die im Gehirn auftreten.

Ausgehend von den so im Tiermodell identifizierten Genom-Regionen und ihren charakteristischen epigenetischen Signaturen, übertragen wir unsere Ergebnisse auf den Menschen und untersuchen auch dort, wie sich das Epigenom mit der Parkinson'schen Krankheit verändert. Auf diese Weise können epigenetische Veränderungen in Patienten bestimmt und damit neue diagnostische Verfahren und potenziell sogar therapeutische Ansatzpunkte aufgedeckt werden.