Biopsychologie I, WS 24/25 - Zang, PDF

Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Biopsychologie I -03- Gene und /oder Umwelt? Genetische, epigenetische und molekularbiologische Perspektiven ti  Zang, JCS: Biopsychologie I, WS 24...

Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Biopsychologie I -03- Gene und /oder Umwelt? Genetische, epigenetische und molekularbiologische Perspektiven ti  Zang, JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Nachtrag: -02- Zellen und Moleküle: Biologische Grundlagen biopsychologischer Systeme  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Struktur & Funktion: Wie sind Zellen aufgebaut? Der Golgi-Apparat Aufbau: Stapel (Dictyosomen) von 3- 10 abgeplatteten Sacculi Cisternen Wird auch als Verschiebebahnhof und Zuckerfabrik 5 Zonen: Cis-Golgi Netzwerk (CGN) der Zelle bezeichnet Cis-Seite Mi elstück Trans-Zone Trans-Golgi-Netzwerk (TGN) Modifizierung von Proteinen Synthese und Anknüpfung des Zuckeranteils Synthese von Polysacchariden und deren Sulfatierung Sekretion (konstitutiv / reguliert)-> Exocytose + Transport lysosomaler Proteine zum Bestimmungsort h ps:// exikon.doccheck.com/de/Zelle tt tt fl  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Struktur & Funktion: Wie sind Zellen aufgebaut? Der Golgi-Apparat Wird auch als Verschiebebahnhof und Zuckerfabrik der Zelle bezeichnet. h ps:// exikon.doccheck.com/de/Zelle tt fl  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Struktur & Funktion: Wie sind Zellen aufgebaut? Welche Strukturen können Sie hier schon identifizieren? DNA RNA Kernpore rER Ribosome Protein Vesikel Golgi  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Struktur & Funktion: Wie sind Zellen aufgebaut? Mitochondrien Doppelte Membran: Äußere glatte Membran und innere stark gefaltete Membran (Cristae) Matrix: Innerer Bereich, der Enzyme für den Zitronensäurezyklus, DNA und Ribosomen enthält Innere Membran: Enzyme der Atmungskette Eigene DNA: wird unabhängig von der Zell-DNA repliziert, codiert für 13 Proteine. Energieproduktion: Synthese von ATP durch oxidative Phosphorylierung in der Atmungskette Zellulärer Stoffwechsel: Beteiligt am Zitronensäurezyklus und Fettabbau Calcium-Speicherung: Reguliert Calciumionen-Konzentration Apoptose: Freisetzung pro-apoptotischer Signale —> Cytochrom C Mitochondrien werden oft auch als Kraftwerke der Zelle bezeichnet. Angesichts der vielfältigen Funktionen, die Mitos erfüllen, ist allerdings angemerkt worden, dass diese Analogie nicht mehr gut greift -> eher Informationsprozessionssysteme (Picard, 2022) h ps:// exikon.doccheck.com/de/Zelle tt fl  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Struktur & Funktion: Wie sind Zellen aufgebaut? Mitochondrien… …als populärer Forschungsgegenstand …als Informationsprozessionssysteme Picard, 2022 Picard, 2024  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Struktur & Funktion: Wie sind Zellen aufgebaut? Mitochondrien 2-5 µm Eigene zirkuläre DNA Eigene tRNA Eigene Ribosome Unabhängige Replikation (Fusion /Fission) Spezifische Lipidkomposition der IM Endosymbiontentheorie In fast alle Zellen (!Erythrozyten) Unterschiedliche Anzahl pro Zelle (1000-2500) Mitochondrien kommen in den meisten Zellen vor und erfüllen eine Vielfalt an Funktionen. —> Mitochondriopathien sind mit einer Vielzahl an Symptomen assoziiert. h ps:// exikon.doccheck.com/de/Zelle tt fl  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Struktur & Funktion: Wie sind Zellen aufgebaut? Mitochondrien h ps:// exikon.doccheck.com/de/Zelle tt fl Welche Struktur ist mit dem Pfeil markiert ? Erklären Sie kurz die wesentlichen Funktionen & das Modell, das diese Struktur mit den Auswirkungen von Stress in Verbindung bringt.  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Struktur & Funktion: Wie sind Zellen aufgebaut? Lysosomen, Peroxisomen, andere somen… Der Vollständigkeit halber: Von einer Membran umgebene Organellen, mit spezifischer Ausstattung Lysosomen: hydrolytische Enzyme, saures Milieu: Abbau und Verdauung Peroxisomen: oxidative Enzyme bspw. Katalase: Entgiftung Proteasome -> Proteinabbau Endosomen aus der Zelle  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Struktur & Funktion: Wie sind Zellen aufgebaut? Das Zytoskelett Gerüst, Transport, Bewegung Innerhalb der Zelle 3 Arten von Filamenten Mikrotubuli Intermediärfilamente Actinfilamente Dicke hohle Röhren Mechanische Stabilität Dünne Fäden aus Aktin Tubulin-Proteine Widerstand gegen Zugkräfte Zellbewegung und Muskelkontraktion Intrazellulärer Transport Verankerung von Zellorganellen Interaktion mit Myosin Motorproteine Verbindungen zwischen Zellen Spindelapparat Strukturstabilisierung in Geweben Zellbewegung  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Struktur: Wie sind Zellen „anatomisch“ aufgebaut? Das Zytoskelett Gerüst, Transport, Bewegung Innerhalb der Zelle 3 Arten von Filamenten  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die Zelle als biologisches Organisationsprinzip Inhalt: Welche Moleküle finden wir in Zellen? Struktur: Wie sind Zellen anatomisch aufgebaut? Funktion: Welche Funktion erfüllen unterschiedliche zelluläre Strukturen?  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die Zelle als bio (psycho) logisches Organisationsprinzip Warum haben wir uns das so intensiv angeschaut? „Psychische Gesundheit beginnt mit der ersten Zelle“ Zellen stellen das kleinste biologische Organisationsprinzip dar Molekularbiologische Ergebnisse lassen sich nur mit Blick auf Zellfunktionen sinnvoll interpretieren Viele Erklärungen für biopsychologische Phänomene betreffen direkt oder indirekt Zellfunktionen, Zellprodukte oder Zellbestandteile Medikamente, die zur Behandlung psychischer Störungen eingesetzt werden, wirken auf Zellfunktionen  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Lernziele Am Ende der heutigen Vorlesung haben Sie… … die Zelle als biopsychologisches Organisationsprinzip näher kennengelernt … sich damit auseinandergesetzt welche Moleküle wir in Zellen finden … den anatomischen und funktionellen Grundaufbau der eukaryotischen Zelle vertiefend wiederholt  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 -03- Gene und /oder Umwelt? Genetische, epigenetische und molekularbiologische Perspektiven  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Lernziele Nach der Beschäftigung mit dem heutigen Vorlesungsstoff… … kennen Sie die wichtigsten Schritte der Proteinbiosynthese … wissen Sie, auf welchen Ebenen qualitativ strukturelle Varianz im Kontext der Merkmalsentstehung entsteht … kennen Sie die wesentlichen Mechanismen, durch die die Proteinbiosynthse quantitativ reguliert wird … wissen Sie, was es mit Social-Epigenetics auf sich hat  Merkmale Was? Wie? Assoziation Mechanismus Welche Prozesse führen zu Welche Faktoren führen zu (unterschiedlicher) unterschiedlichen Merkmalsausprägung? Merkmalsausprägungen ? Wieso unterscheiden sich Menschen? / Wie kommt es zur Variation in der Merkmalsausprägung?  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die biopsychologische Perspektive Spatiale Aspekte biopsychologischer Erklärungsansätze Verhalten / Merkmal Zellen stellen das kleinste biologische Organisationsprinzip dar. Sie bilden Zellverbände, Gewebe, Systeme und Organe und letztlich den Organismus. Zellen selbst bestehen aus verschiedenen Makromolekülen, sind Organismus plastisch und übernehmen spezifische Funktionen in ihren jeweiligen Kontexten. Organe Um ihre Struktur aufzubauen, greifen Zellen auf Information in der DNA zurück, die dann durch den Prozess der Proteinbiosynthese als Gewebe & Systeme dreidimensionale Struktur biologisch verfügbar wird. Welche Information dabei verwendet wird, ist abhängig vom Zelltyp Zellen und funktionellem Zustand. Mit nur wenigen Ausnahmen tragen alle Zellen eines Organismus Moleküle die gleiche Information in der DNA, die durch die Abfolge vierer Protein Nucleotide codiert wird. RNA DNA Zellen wurden auch schon als das Atom der Biologie bezeichnet. Sie sind allerdings teilbar. Überlegen Sie selbst, wo die Grenzen dieser Analogie liegen.  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Recap: Welche Moleküle finden wir in einer Zelle? DNA (Nucleotide) Chromatin (DNA + Proteine) RNA (Nucleotide) Proteine (Aminosäuren)  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Recap : Struktur & Funktion: Wie sind Zellen aufgebaut? Welche Strukturen können Sie hier schon identifizieren? DNA RNA Kernpore rER Ribosome Protein Vesikel Golgi  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 DNA & Chromatinorganisation Der Mensch besitzt 23 Chromosomenpaare. 22 Autosomen + 1 Gonosomenpaar (xx/xy) https://www.researchgate.net/ gure/The-eukaryotic-nuclear-genome-Chromatin-has-highly-complex-structure-with-several-levels_ g10_326344456 fi fi  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Verhalten / Merkmal Um ihre Struktur aufzubauen, greifen Zellen auf Information in der DNA zurück, die dann durch den Prozess der Proteinbiosynthese als dreidimensionale Struktur biologisch verfügbar wird. Organismus Organe Die folgenden Fragen werden jetzt relevant: Gewebe & Systeme Wie ist Information auf Ebene der DNA repräsentiert? Wie wird diese Information im Kontext zellulärer Prozesse realisiert? Zellen Wie wird dieser Prozess reguliert und kontrolliert? Moleküle Welche Varianzquellen gibt es (wodurch kommt es zu Unterschieden)? Protein RNA DNA  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Wie ist Information auf Ebene der DNA repräsentiert? Was braucht die Zelle zum Aufbau von Proteinen? 1. Lokalisationssystem: Wo ist die Information im Chromosom? TATATAATGACAUGCGGATGTGTGCGCGCGTAGAGGTAGGT 2. Lesezeichen: Wo genau fängt es an? 6,4 Milliarden Nukleotidpaare 3. Lesezeichen: Wo genau hört es auf? AUG: Triplett-Code 4. Kopier- und Transportsystem Spezifische Richtung, in der Information abgelesen wird: 5-3´ 5. Reorganisationssystem 6. Übersetzungssystem In der Nucleotidsequenz der DNA lassen sich spezifische Abschnitte identifizieren, die von der Zelle als Informationsträger verwendet werden —> Gene  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Wie ist Information auf Ebene der DNA repräsentiert? Ein einzelnes Gen für ein bestimmtes, isoliertes Merkmal verantwortlich ist. Was sind Gene (nicht?) Ein Gen codiert für ein Enzym. Ein-Gen-ein-Merkmal-Hypothese Ein Gen codiert für ein bestimmtes Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese Polypeptid. Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese Ein Gen codiert für ein funktionelles Genprodukt —> eine funktionelle RNA. Ein-Gen-ein-Produkt-Hypothese Einheit, deren Funktion und Bedeutung sich im Zusammenspiel von genetischem Ein-Gen-ein-Prozess-Hypothese Material, molekularen Prozessen und zellulären Interaktionen konstituiert.  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Wie ist Information auf Ebene der DNA repräsentiert? Auf Ebene der DNA lassen sich verschiedene Elemente der Genstruktur identifizieren Rekrutierung Rekrutierung des Bereich, der transkribiert wird Suchmaschine Kopiersystems 3’ 5’ Enhancer TATA UTR I E I E I E I E I UTR Poly A Promotorbereich Offenes Leseraster TATA & GC Box UTR: Untranslatierte Region E: Exon, I: Intron Poly A : Polyadenylierungssequenz  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Wie wird diese Information im Kontext zellulärer Prozesse realisiert? Transkription: 1. Initiation: Transkriptionsfaktoren (Proteine) binden an Promotorbereiche eines bestimmten Gens und rekrutieren die RNA-Polymerase. Die DNA wird dazu aufgeschmolzen. Weitere Faktoren binden, der Enhancer unterstützt, die RNA-Polymerase wird an die richtige Position gelotst, die Transkription beginnt. 2. Elongation: RNA-Polymerase bewegt sich entlang des DNA-Template-Strangs in 5'-zu-3'- Das Ergebnis der Richtung. Sie fügt komplementäre RNA-Nukleotide (A, U, C, G) hinzu, die Transkription ist entsprechend den Basenpaarungsregeln mit den DNA-Basen (A-T, G-C) eine RNA interagieren. 3. Termination: Der Elongationsprozess setzt sich fort, bis die RNA-Polymerase ein Terminatorsignal erreicht, das die Transkription stoppt.  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Wie wird diese Information im Kontext zellulärer Prozesse realisiert? Spezifische TF: Transkription: Suchmaschinen: Binden an reg. Elemente und führen so zur Transkription eines spez. Gens. Oft durch Signale induziert. © Springer-Verlag GmbH Deutsc,hland, ein Teil von Springer Nature 2019, korrigierte Publikation 2022 D. Sadava et al., Purves Allgemeine TF: Rekrutieren das Kopiersystem an den Promotor Das Ergebnis der Transkription ist Initiation der Transkription an eukaryotischen eine RNA Promotoren. Außer TFIID, der an die TATA-Box Biologie https://doi.org/10.1007/978-3-662-58172-8_16 bindet, besitzen alle Transkriptionsfaktoren in diesem Transkriptionskomplex nur Bindungsstellen für andere Proteine im Komplex, binden aber selbst nicht direkt an die DNA. B, E, F und H sind Transkriptionsfaktoren.  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Wie wird diese Information im Kontext zellulärer Prozesse realisiert? Transkription: RNA-Processing 5'-Capping: 5 An das 5'-Ende der prä-mRNA wird eine modifizierte Guanin-Kappe (5'-Cap) angefügt. Diese Kappe schützt die mRNA vor Abbau, erleichtert den Export aus dem Zellkern und ist wichtig für die Initiation der Translation. Polyadenylierung: AAA Am 3'-Ende der prä-mRNA wird ein Poly-A-Schwanz hinzugefügt, Das Ergebnis der der aus einer langen Kette von Adenin-Nukleotiden besteht. Dieser Transkription ist eine Schwanz erhöht die Stabilität der mRNA und verbessert den RNA RNA-Processing ist der Prozess, durch Transport ins Zytoplasma. den die prä-mRNA (messenger RNA) nach der Transkription modifiziert Spleißen: wird, um eine reife mRNA zu bilden, Introns werden aus der prä-mRNA entfernt, und die Exons werden die für die Translation in ein Protein miteinander verbunden. verwendet werden kann.  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Wie wird diese Information im Kontext zellulärer Prozesse realisiert? RNA Alternatives Spleißen -> unterschiedliche mRNAs aus einer Prä Prä-mRNA mRNA 5’ 3’ Enhancer TATA GC UTR I E I E I E I E I UTR Poly A Unterstützung Rekrutierung der Bereich, der transkribiert wird Kopiersystem Kopiersysteme  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Wie wird diese Information im Kontext zellulärer Prozesse realisiert? Translation: 1. Initiation: © Springer-Verlag GmbH Deutsc,hland, ein Teil von Springer Nature 2019, korrigierte Publikation 2022 D. Sadava et al., Purves Die kleine ribosomale Untereinheit erkennt das 5'-Cap der mRNA und bindet daran, gefolgt von der Rekrutierung der initiierenden tRNA, die die Aminosäure Methionin trägt. 2. Elongation: tRNA, die eine spezifische Aminosäure gebunden hat und für das jeweilige Codon der mRNA komplementär ist, wird in die A-Stelle des Ribosoms geführt. tRNA in an der P-Stelle überträgt ihre Aminosäure auf die wachsende Peptidkette in der A-Stelle, während das Ribosom entlang Biologie https://doi.org/10.1007/978-3-662-58172-8_16 der mRNA wandert. rRNA katalysiert dabei die Peptidbindung. 3. Termination: Wenn ein Stoppcodon (UAA, UAG oder UGA) in die A-Stelle eintritt, wird das Ribosom und das neu synthetisierte Protein freigesetzt, und die Translation wird beendet.  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Nomenklatur: Protein 500.000–1 000.000 verschiedene Proteinspezies 1 Protein —> Summe: Proteom 1 Transkript —> Summe: Transkriptom 1 Gen —> Summe: Genom RNA 100.000 verschiedene funktionelle RNA-Moleküle Das Suffix -omic bezeichnet die Analyse aller Komponenten (Analyte) einer bestimmten molekularen Ebene. Dies wird durch Hochdurchsatzverfahren möglich. Dazu zählt bspw. Next Generation DNA 20.000–25.000 proteinkodierende Gene Sequencing, RNA Sequencing oder Massenspektrometrie,  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Welche Varianzquellen gibt es (wodurch kommt es zu Unterschieden)? Strukturelle Varianz? Protein Wir erinnern uns daran, dass Proteine eine bestimmte Form haben, die für ihre Funktion Wie und an welcher Stelle entscheidend ist. Diese Form wird kann jetzt hier strukturelle durch die AS Ketten und deren Faltung bestimmt. Änderungen in Varianz entstehen? der Form, bspw. auch eine andere RNA AS, führen zu anderen Formen und anderen Funktionen. DNA  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Welche Varianzquellen gibt es (wodurch kommt es zu Unterschieden)? Die DNA Sequenz verschiedener Individuen ist zu etwa 99% identisch Mutationen -> Veränderung in Sequenz Irrelevant Verlust Gewinn Veränderung Allele: Zustandsformen von Genen. Gleiches Gen, etwas andere Sequenz Genetischer Polymorphismus: multiple funktionelle Allele in der Population Häufigste Form der DNA Variation sind so genannte SNPs DNA Single Nucleotide Polymorphism  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Welche Varianzquellen gibt es (wodurch kommt es zu Unterschieden)? Es können auch ganze Abschnitte der DNA Sequenz verändert werden. 3 Nucleotide codieren für eine AS. Welche Konsequenz hat ein Somatische Rekombination SNP für die AS- ist ein genetischer Sequenz des Proteins? Mechanismus, bei dem DNA-Segmente in TATATAATGACAUGCGGATGTGT/AGCGCGCGTAGAGGTAGGT somatischen Zellen neu angeordnet werden, um die Vielfalt von Antikörpern und T-Zell-Rezeptoren im Immunsystem zu erzeugen. DNA https://www.nature.com/articles/4371084a  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Welche Varianzquellen gibt es (wodurch kommt es zu Unterschieden)? RNA-Editing: A-to-I-Editing und andere Editierungen ändern die RNA-Sequenz und damit oft die resultierenden Proteine. A-to-I-Editing ist ein RNA-Bearbeitungsprozess, bei dem das Enzym ADAR (Adenosin-Desaminase, die RNA bearbeitet) Adenosin (A) in Inosin (I) umwandelt. Inosin wird von der zellulären Maschinerie wie Guanosin (G) RNA gelesen, was die resultierende Proteinsequenz verändern und die Funktion oder Stabilität der RNA modulieren kann. Alternatives Spleißen: Variationen beim Zusammenfügen von Exons erzeugen unterschiedliche mRNA- und Proteinvarianten. DNA  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Chemische Modifikationen, wie Phosphorylierung, Welche Varianzquellen gibt es (wodurch kommt es zu Unterschieden)? Glykosylierung, Acetylierung oder Ubiquitinylierung, verändern die Struktur und Funktion von Proteinen, indem sie z. B. deren Aktivität, Stabilität oder Interaktionen modulieren. Protein Posttranslationale Modifikationen (PTMs) Enzyme spalten spezifische Proteinabschnitte ab, um die Aktivierung oder Inaktivierung von Proteinen zu bewirken, wie bei der Aktivierung von Proteolytische Prozessierung Enzymen und Hormonen. RNA Faltung und Konformationsänderungen Proteine falten sich in spezifische 3D-Strukturen, die ihre Funktion bestimmen. Konformationsänderungen, oft durch Bindung an Moleküle, ermöglichen dynamische Protein-Komplexbildung Anpassungen. DNA Proteine können sich zu größeren funktionalen Komplexen zusammensetzen (z. B. Ribosomen), was neue Strukturen und Funktionen ermöglicht.  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Proteinbiosynthese läuft zelltypspezifisch ab und kostet Energie. Sie wird an verschiedenen Stellen reguliert. Diese Möglichkeit der Wie wird dieser Prozess reguliert und kontrolliert? © Springer-Verlag GmbH Deutsc,hland, ein Teil von Springer Nature 2019, korrigierte Publikation 2022 D. Sadava et al., Purves Biologie https://doi.org/10.1007/978-3-662-58172-8_16 Regulation erlaubt der Zelle, sehr spezifisch auf Signale zu reagieren und das Proteom bedarfsgerecht und fein abgestimmt aufzubauen. DNA Methylierung -CH3, Histonmodifikationen und ncRNA werden als „epigenetische Mechanismen“ bezeichnet und dienen der ! Zellen tragen alle die gleiche Kontrolle der Gen-Expression. DNA, erfüllen aber unterschiedliche Funktionen, sehen unterschiedlich aus und tragen damit unterschiedliche Merkmale. Diese kommen dadurch zustande, je nachdem Stellen, an denen reguliert werden kann: welche Information in der Zelle Vor der Transkription (1) zu bestimmten Zeitpunkten Während der Transkription (2, 3) realisiert wird. Das ist eine Nach der Transkription, aber vor der Translation (4, 5) quantitative Perspektive auf Während der Translation (6) Merkmalsentstehung. Nach der Translation (7)  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Strukturen / Mechanismen, die zu einer Veränderungen der Genexpression Epigenetik führen, ohne dass es zu Veränderungen von DNA-Sequenzen kommt. Die Methylierung von Cytosinbasen kann die Bindung von Repressorproteinen an © Springer-Verlag GmbH Deutsc,hland, ein Teil von Springer Nature 2019, korrigierte Publikation 2022 D. Sadava et al., Purves Biologie https://doi.org/10.1007/978-3-662-58172-8_16 Promotorregionen verstärken Die Methylierung von Cytosinresten verändert im Allgemeinen die Transkription -> oft verringert Modifikationen von Histonproteinen in den Nucleosomen können die Transkription entweder vereinfachen oder erschweren Acetylierung und Deacetylierung von Histonproteinen verändern die Affinität der Histone für die DNA und dadurch die Zugänglichkeit bestimmter DNA- Regionen für die RNA-Polymerase © Springer-Verlag GmbH Deutsc,hland, ein Teil von Springer Nature 2019, korrigierte Publikation 2022 D. Sadava et al., Purves Biologie https:// doi.org/10.1007/978-3-662-58172-8_16 Durch eine Veränderung der Bedingungen in der Umgebung (beispielsweise Trockenstress) kann es zu epigenetischen Veränderungen kommen Und das ist für PsychologInnen interessant, weil…?  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die mechanistische Perspektive Epigenetik „ Social Epigenetics“ Wie beeinflussen soziale und Umweltfaktoren epigenetische Muster? © Springer-Verlag GmbH Deutsc,hland, ein Teil von Springer Nature 2019, korrigierte Publikation 2022 D. Sadava et al., Purves Biologie https:// doi.org/10.1007/978-3-662-58172-8_16 Welche Rolle spielen frühe Kindheitserfahrungen? Können epigenetische Veränderungen durch soziale Faktoren an nachfolgende Generationen weitergegeben werden? Wie vermittelt die Gen-Umwelt-Interaktion Anfälligkeiten für psychische und physische Krankheiten? Wie stabil oder reversibel sind soziale, epigenetisch vermittelte Veränderungen? © Springer-Verlag GmbH Deutsc,hland, ein Teil von Springer Nature 2019, korrigierte Publikation 2022 D. Sadava et al., Purves Biologie https:// doi.org/10.1007/978-3-662-58172-8_16 Grooming und Fürsorge als Umweltfaktor: Bei Mäusen, die von Müttern mit intensivem Grooming-Verhalten aufgezogen werden, entwickeln sich epigenetische Muster anders als bei Jungtieren, die weniger Fürsorge erhalten. Intensives Grooming verringert die DNA-Methylierung an bestimmten Genen, die mit der Stressregulation assoziiert sind.  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Proteinbiosynthese erfolgt im Kontext komplexer Signalregulation The glucocorticoid receptor signaling pathway. The cytosolic glucocorticoid receptor alpha (GRα) is associated with several chaperone proteins including heat-shock protein (HSP) 70, HOP, and HSP 90. After the recruitment of p23 and displacement of HSP 70 and HOP into the complex, the GRα achieves “client-maturation” and is able to bind to glucocorticoids (GCs). Immunophilins influence the affinity of GC binding with FKBP51 decreasing GC-GRα affinity and FKBP52 increasing GC-GRα affinity. These chaperone proteins facilitate the translocation of GC-GRα to the nucleus. The nuclear GC-GRα complex monomer, together with other transcription factors (TFs), functions as a transrepressor to inhibit gene expression. The GC-GR complex may also dimerize and function as a transactivator to increase gene expression. The GR beta (GRβ) is an alternatively spliced, dominant negative form of GRα.  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die biopsychologische Perspektive Spatiale Aspekte biopsychologischer Erklärungsansätze Verhalten / Merkmal Zellen stellen das kleinste biologische Organisationsprinzip dar. Sie bilden Zellverbände, Gewebe, Systeme und Organe und letztlich den Organismus. Zellen selbst bestehen aus verschiedenen Makromolekülen, sind Organismus plastisch und übernehmen spezifische Funktionen in ihren jeweiligen Kontexten. Organe Um ihre Struktur aufzubauen, greifen Zellen auf Information in der DNA zurück, die dann durch den Prozess der Proteinbiosynthese als Gewebe & Systeme dreidimensionale Struktur biologisch verfügbar wird. Welche Information dabei verwendet wird, ist abhängig vom Zelltyp Zellen und funktionellem Zustand. Mit nur wenigen Ausnahmen tragen alle Zellen eines Organismus Moleküle die gleiche Information in der DNA, die durch die Abfolge vierer Protein Nucleotide codiert wird. RNA DNA Zellen wurden auch schon als das Atom der Biologie bezeichnet. Sie sind allerdings teilbar. Überlegen Sie selbst, wo die Grenzen dieser Analogie liegen.  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Die biopsychologische Perspektive Ihr Dozent hat in den letzten Stunden versucht, Ihnen die zellulären Regulation Grundlagen biopsychologischer Überlegungen näherzubringen. Heute ging Protein es um Proteinbiosynthese und Merkmalsentstehung. Sie sind begeistert und wollen sofort mit einem eigenen Forschungsvorhaben Regulation zum Thema Depression durchstarten. RNA Überlegen Sie sich jeweils eine Forschungsfrage die die unterschiedlichen molekularen Ebenen (und Regulationsmechanismen) Regulation adressiert :-) DNA  Zang,JCS: Biopsychologie I, WS 24/25 Lernziele Nach der Beschäftigung mit dem heutigen Vorlesungsstoff… … kennen Sie die wichtigsten Schritte der Proteinbiosynthese … wissen Sie, auf welchen Ebenen qualitativ strukturelle Varianz im Kontext der Merkmalsentstehung entsteht … kennen Sie die wesentlichen Mechanismen, durch die die Proteinbiosynthse quantitativ reguliert wird … wissen Sie, was es mit Social-Epigenetics auf sich hat  Ausblick Nächste Woche: Erkennen, Reagieren, Erinnern… Das Immunsystem und seine bio (psycho) logische Rolle Vielen Dank & bis dahin!