Epigenetische Vererbung

Besonders anschaulich ist epigenetische Vererbung am Beispiel des sogenannten agouti-Gens gezeigt worden. Das agouti-Gen kontrolliert die Fellfarbe von Mäusen. Eine bestimmte Variante des Gens, das sogenannte Avy-Allel zeigt in Abhängigkeit von dem Zustand des Chromatins in seiner Umgebung unterschiedlich starke Expression. Ein offener Chromatinzustand führt zu einer starken Expression und zu einer gelben Fellfarbe; ein kompakter Chromatinzustand zu einer abgeschwächten Expression und damit zu einer braunen Fellfarbe. Zwischenstufen sind ebenfalls möglich (siehe Epigenetische Vererbung der Fellfarbe).

Der Expressionszustand des Avy-Allels wird durch den Zustand des Allels in der Elterngeneration beeinflußt. Die Nachkommen einer Mutter mit gelber Fellfarbe besitzen mit erhöhter Wahrscheinlichkeit selbst eine gelbe Fellfarbe. Auch bringen gelbe Mütter nie braune Jungtiere zur Welt (siehe Epigenetische Vererbung der Fellfarbe). An diesem Beispiel lassen sich schon einige wichtige Merkmale epigenetischer Vererbung erkennen. Anders als bei der klassischen genetischen Vererbung werden die Eigenschaften des ererbten Allels von den Nachkommen nicht 1:1 übernommen. Vielmehr besteht ein gewisser Spielraum, den Zustand des Allels abzuändern. Der neue Zustand des Allels wird dabei im Regelfall dem ursprünglichen Zustand ähnlich sein, kann im Einzelfall aber auch erheblich abweichen. Eine solche abgeschwächte Form der Erblichkeit wird tatsächlich bei vielen menschlichen Erkrankungen beobachtet.

Epigenetische Vererbung stellt auch eine Möglichkeit dar, Eigenschaften, die im Laufe des Lebens erworben werden (die also nicht genetisch bestimmt sind), an die Nachkommen weiterzugeben. Die Idee einer solchen Vererbung stammt ursprünglich von dem Biologen Lamarck. Tatsächlich konnte bei der Maus gezeigt werden, daß die Genexpression und damit der Stoffwechsel von Leberzellen maßgeblich von den Ernährungsgewohnheiten des Vaters beeinflußt wird. Der zugrundeliegende Mechanismus ist noch nicht abschließend geklärt. Es stellte sich allerdings heraus, daß auch der Chromatinzustand verschiedener Gene in den Spermien des Vaters von dessen Ernährungsgewohnheiten abhängt, was eine plausible Grundlage für eine epigenetische Vererbung darstellen könnte.

Aus verschiedenen Gründen ist der Nachweis einer epigenetischen Vererbung beim Menschen viel schwieriger zu führen als bei der Maus. Man weiß inzwischen allerdings, daß auch in menschlichen Spermien epigenetische Information an einer großen Zahl von Genen vorhanden ist (siehe Genomweite Chromatinkarten). Dazu gehört auch die Mehrzahl der Gene, die bisher mit der Parkinsonerkrankung in Verbindung gebracht worden sind.

Epigenetische Vererbung der Fellfarbe:

Links: Alle sechs Tiere sind genetisch identisch. Die Unterschiede in der Fellfarbe beruhen auf unterschiedlichen Chromatinzuständen und dadurch bedingt unterschiedlicher Aktivität des Avy-Allels, das jeweils in einer Kopie vorkommt. Rechts: Weibliche Tiere mit hoher (oben) oder niedriger Expression des Avy-Allels (unten)wurden mit Männchen verpaart, die kein Avy-Allel besitzen. Gezeigt sind nur Nachkommen, die das Avy-Allel geerbt haben. Die in zahlreichen Experimenten dieser Art beobachteten Unterschiede in der Verteilung der Fellfarbe sind statistisch signifikant.