CpG-Insel Bedeutung, Erklärung und Definition.
CpG-Inseln (engl.:
CpG-islands) sind Regionen im
Genom mit erhöhter Dichte von CpG-Dinukleotiden (
Cytosin-
Guanin, siehe dazu
DNA) als im übrigen Genom.
CpG-Dinukleotide sind Sequenzen, die Genetiker als
Palindrome bezeichnen, da sie von beiden Seiten gelesen gleich lauten (wie 'Otto'). Wenn man die DNA als Doppelstrang betrachtet, und Cytosine sich mit Guaninen paaren (Basenpaarungsregel), dann sieht ein CpG so aus:
- Â Â --GC--
Die beiden Cytosine in diesem CpG-Dinukleotid sind im menschlichen Genom meist methyliert (
DNA-Methylierung). Methylierte Cytosine sind chemisch labil und können sich in der
Zelle zu Uracilen (eine
RNA-Base) umwandeln. Ein so entstandenes Uracil paart sich während der DNA-
Replikation mit
Adenin, und bei der nächsten DNA-Replikation –- die wieder den ursprünglichen DNA-Strang erzeugt –- mit
Thymin. Nach der bekannten Basenpaarungsregel erhält man daher entweder TpG- oder CpA-Dinukleotide (Punkt
mutationen), abhängig davon welches der beiden Cytosine von der chemischen Umwandlung in Uracil betroffen war. Dieser Mechanismus hat dazu geführt, dass die Frequenz an CpG-Dinukleotiden im Genom ungefähr nur mehr circa ein Fünftel der zu erwartenden
Frequenz von einem alle 16 (=4^2) ist. CpG-Inseln sind nun Regionen, meistens vor Genen (den sogenannten Promotorbereichen), die eine erhöhte Frequenz von CpG-Dinukleotiden aufweisen. Die CpG dieser Regionen sind meist nicht methyliert und entgehen daher dem Mutationsdruck. CpG-Inseln werden auch zur Regulation der
Expression (dem Ablesen) der Gene verwendet, und sind damit ein Mechanismus der
epigenetischen Genregulation. Methylierung der CpG-Inseln eines Genes bedeutet, dass dieses Gene nicht abgelesen werden (Silencing). Circa 60 % aller menschlichen Gene haben CpG-Inseln in ihren Promotorbereichen.
Methylierung von CpG-Inseln spielt sowohl in der Entstehung von Krebs (als Mechanismus zum Abschalten von Tumorsuppressorgenen) als auch beim genomischen Imprinting eine Rolle.
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