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Die Genomanalyse und Proteomik untersuchen die Gesamtheit der Erbinformationen und Proteine, während die Epigenetik die reversible Steuerung der Genaktivität ohne Änderung der DNA-Sequenz beschreibt.
Die Genomik befasst sich mit der systematischen Untersuchung des gesamten Genoms, also der Gesamtheit aller Gene eines Organismus. Während die klassische Genetik oft einzelne Gene isoliert betrachtet, analysiert die Genomik das Zusammenspiel aller Erbanlagen wie in einem großen Orchester.
Im Gegensatz dazu steht die Proteomik, welche das Proteom untersucht. Das Proteom umfasst die Gesamtheit aller Proteine, die zu einem spezifischen Zeitpunkt in einer Zelle oder einem Gewebe exprimiert (hergestellt) werden. Da Proteine die eigentlichen Funktionsträger der Zelle sind, spiegelt das Proteom den aktuellen Zustand eines Organismus viel dynamischer wider als das statische Genom.
Die Epigenetik bildet die Brücke zwischen Genotyp und Phänotyp. Sie untersucht Mechanismen, die die Genexpression beeinflussen, ohne die Abfolge der Nukleotide (die DNA-Sequenz) zu verändern. Man kann sie sich wie 'Lesezeichen' oder 'Hervorhebungen' in einem Buch vorstellen, die bestimmen, welche Kapitel gelesen werden und welche nicht.
Ein zentraler Mechanismus der Epigenetik ist die DNA-Methylierung. Hierbei werden Methylgruppen an bestimmte DNA-Bausteine (meist Cytosin) angehängt, was in der Regel dazu führt, dass das entsprechende Gen 'stummgeschaltet' wird und keine Proteine mehr davon produziert werden.
Ein weiterer wichtiger Prozess ist die Histon-Modifikation. DNA ist im Zellkern um Proteine, die sogenannten Histone, gewickelt. Durch chemische Veränderungen an diesen Histonen (z. B. Acetylierung) kann die Verpackungsdichte der DNA gelockert oder gefestigt werden, was den Zugriff der Enzyme für die Transkription steuert.
Als GMO (Gentechnisch veränderte Organismen) bezeichnet man Lebewesen, deren genetisches Material gezielt durch gentechnische Verfahren verändert wurde. Dies kann das Einfügen artfremder Gene oder das gezielte Ausschalten (Knock-out) eigener Gene beinhalten, um gewünschte Eigenschaften zu erzielen.
