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Die Genomik befasst sich mit der Analyse des gesamten Erbguts, während die Epigenetik Mechanismen untersucht, die die Genaktivität ohne Änderung der DNA-Sequenz steuern.
Die Genomik ist die Wissenschaft, die sich mit der Struktur, Funktion und Evolution des gesamten Genoms (der Gesamtheit aller Gene und nicht-kodierenden Sequenzen eines Organismus) befasst. Im Gegensatz zur klassischen Genetik, die einzelne Gene betrachtet, analysiert die Genomik das Zusammenspiel aller Erbinformationen.
Eng verknüpft mit der Genomik ist die Proteomik. Sie untersucht das Proteom, also die Gesamtheit aller Proteine, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer Zelle oder einem Gewebe vorhanden sind. Während das Genom weitgehend statisch ist, verändert sich das Proteom ständig als Reaktion auf Umweltreize.
Ein GMO (Gentechnisch veränderter Organismus) ist ein Lebewesen, dessen Erbgut gezielt durch gentechnische Methoden verändert wurde. Oft werden dabei artfremde Gene eingefügt, um sogenannte transgene Organismen zu schaffen, die beispielsweise menschliches Insulin produzieren oder resistent gegen Schädlinge sind.
Die Epigenetik untersucht Veränderungen der Genfunktion, die nicht auf einer Änderung der DNA-Sequenz beruhen, aber dennoch an Tochterzellen weitergegeben werden können. Man kann sie sich als eine Art 'Schaltsystem' vorstellen, das bestimmt, welche Gene abgelesen werden und welche stumm bleiben.
Ein zentraler Mechanismus der Epigenetik ist die DNA-Methylierung. Hierbei werden Methylgruppen an bestimmte DNA-Bausteine (meist Cytosin) angehängt. Diese chemische Markierung führt in der Regel dazu, dass das entsprechende Gen 'stummgeschaltet' wird, da die Transkriptionsmaschinerie den Bereich nicht mehr effizient binden kann.
Ein weiterer wichtiger Prozess ist die Histon-Modifikation. DNA ist im Zellkern um Proteine, die Histone, gewickelt. Durch das Anhängen von chemischen Gruppen (wie Acetyl- oder Methylgruppen) an diese Histone wird die Verpackungsdichte der DNA verändert. Eine lockere Verpackung erlaubt die Genexpression, eine dichte Verpackung verhindert sie.
Die moderne Genomanalyse nutzt Verfahren wie das Next-Generation-Sequencing, um Krankheitsrisiken zu identifizieren oder personalisierte Therapien zu entwickeln. Dabei wird deutlich, dass nicht nur die Sequenz der Basen (A, C, G, T) entscheidend ist, sondern auch das epigenetische Muster, das durch Lebensstil und Umwelt beeinflusst wird.
