CpGInseln

CpG-Inseln sind GC-reichere Abschnitte der DNA mit einer erhöhten Häufigkeit von CpG-Dinukleotiden. Typischerweise besitzen sie eine Länge von mehr als 200 Basenpaaren, einen GC-Gehalt von über 50% und ein beobachtete/erwartete CpG-Verhältnis (o/e) größer als 0,6. Aufgrund unterschiedlicher Definitionsansätze variieren die genauen Grenzwerte je nach Studie.

Sie treten häufig in der Nähe von Transkriptionsstartstellen auf und befinden sich oft in Promotorregionen, können aber auch in Genkörpern oder intergenen Bereichen vorkommen. CpG-Inseln sind charakteristisch für viele Gene, insbesondere für housekeeping-Gene, und tragen zur promoterären Genregulation bei.

In normalen Zellen sind CpG-Inseln typischerweise ungemethylisiert, was mit einer offenen Chromatinstruktur und aktiver Transkription korreliert. Die Methylierung von CpG-Dinukleotiden innerhalb von Inseln kann die Transkriptionsaktivität schwächen oder unterdrücken, indem sie die Bindung von Transkriptionsfaktoren verhindert und Methyl-CpG-bindende Proteine rekrutiert, die die Chromatinstruktur zu einem inaktiven Zustand verändern.

Bedeutung in Entwicklung und Krankheit: Methylierungsmuster von CpG-Inseln sind entwicklungs- und gewebespezifisch. Abnorme Insel-Methylierung kann zur Silencing von Genen beitragen, insbesondere von Tumorsuppressorgenen, und ist ein häufiges epigenetisches Merkmal in Krebszellen. Inseln können außerdem als robuste Marker für Genregulation und Genomorganisation dienen.

Detektion: CpG-Inseln werden computergestützt anhand Länge, GC-Gehalt und dem CpG-Ober/Erwartungs-Verhältnis identifiziert. Experimentell lässt sich der Methylierungsstatus von Inseln mittels Bisulfit-Sequencing oder anderen Epigenetik-Methoden bestimmen.