Genexpression einfach erklärt: wie Zellen Gene an- und abschalten

3. Oktober 2026ca. 14 Minutenvon mybody®x Redaktions- & Fachteam

Der Ablauf auf einen Blick

Schritt 1: Welche DNA-Abschnitte steuern ein Gen?

Gesteuert wird ein Gen von Abschnitten der DNA, die selbst kein Protein codieren, sondern Bindestellen für Proteine bieten (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021). Am Promotor bindet die Maschinerie der Transkription. Enhancer und Silencer sind Bindestellen für Proteine, die sie anregen oder unterdrücken.

Ob Mahlzeiten an der Aktivität deiner Gene etwas ändern, beantwortet der Beitrag über Genexpression und Ernährung; hier geht es um die Mechanik in der Zelle. Was ein Gen im Grundsatz ist, erklärt der Lexikonbeitrag zum Begriff.

Nur etwa 1 Prozent der DNA besteht aus proteincodierenden Genen, also Abschnitten mit der Information für ein Protein; die übrigen 99 Prozent sind nichtcodierend (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021). Nichtcodierend heißt nicht bedeutungslos. In diesem Teil liegen Sequenzen, die als regulatorische Elemente festlegen, wann und wo Gene an- und abgeschaltet werden (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021).

Der Promotor ist eine Bindestelle für die Proteinmaschinerie, die die Transkription ausführt, und liegt laut MedlinePlus Genetics (NLM, 2021) meist direkt vor dem Gen. Als Bild taugt eine Haltestelle vor der Haustür: Dort hält, wer das Gen abschreiben soll.

Enhancer sind Bindestellen für Proteine, die die Transkription anregen. Sie können vor oder hinter dem Gen liegen, das sie steuern, manchmal auch weit davon entfernt (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021). Silencer sind das Gegenstück, nämlich Bindestellen für Proteine, die die Transkription unterdrücken (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021).

Merksatz für den ersten Schritt: Am Promotor bindet die Maschinerie, die abschreibt; an Enhancern und Silencern binden Proteine, die das Abschreiben anregen oder bremsen. Ein Gen ist damit mehr als der Abschnitt, der am Ende abgeschrieben wird. Zu ihm gehören regulatorische Regionen, an die Steuerproteine andocken.

Schritt 2: Was tun Transkriptionsfaktoren?

Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die an die regulatorischen Regionen eines Gens binden und seine Transkription erhöhen oder senken; aktiviert werden sie durch Signale aus der Umgebung der Zelle oder von anderen Zellen (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021).

Dass gerade dieser Schritt so viel Aufmerksamkeit bekommt, hat einen Grund. Regulation kann an jedem Punkt der Genexpression ansetzen, laut MedlinePlus Genetics (NLM, 2021) am häufigsten aber bei der Transkription, wenn die Information aus der DNA eines Gens auf mRNA übertragen wird. Die mRNA, kurz für Boten-RNA, ist eine Abschrift in RNA, dem chemischen Verwandten der DNA (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021).

Wie groß dieses Steuerpersonal ist, zeigt ein Katalog aus der Übersichtsarbeit von Lambert u. a. (2018): Er führt über 1.600 wahrscheinliche menschliche Transkriptionsfaktoren. Für zwei Drittel davon ist das Bindungsmotiv bekannt, also das Muster in der DNA-Sequenz, das der jeweilige Faktor erkennt (Lambert u. a., 2018).

Transkriptionsfaktoren erkennen bestimmte DNA-Sequenzen und bilden so ein komplexes System, das die Ablesung des Erbguts lenkt (Lambert u. a., 2018). Ihre großen Klassen unterscheiden sich deutlich, sowohl in ihrer Entwicklungsgeschichte als auch in den Mustern, in denen sie selbst abgelesen werden (Lambert u. a., 2018).

Ein Bild hilft beim Merken: Transkriptionsfaktoren arbeiten eher wie ein Dimmer als wie ein Kippschalter. Sie erhöhen oder senken die Transkription (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021), statt bloß zwischen an und aus zu wechseln. Das Anschalten aus der Überschrift ist deshalb eine Vereinfachung, die für den Einstieg trägt und beim genaueren Lernen ergänzt werden will.

Schritt 3: Was macht die RNA-Polymerase II?

Die RNA-Polymerase II ist das Enzym, das proteincodierende Gene transkribiert, also ihre Information aus der DNA in RNA abschreibt (Cramer, 2019). Wie viel sie von einem Gen abschreibt, hängt an den Transkriptionsfaktoren aus Schritt 2, die die Transkription erhöhen oder senken (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021).

Ihr Ansatzpunkt ist der Promotor. Er bietet die Bindestelle für die Proteinmaschinerie, die die Transkription ausführt (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021). Damit schließt sich der Kreis zu Schritt 1: Was dort als Haltestelle beschrieben ist, ist hier der Ort, an dem die abschreibende Maschinerie bindet.

Dieser Satz aus einer Übersichtsarbeit in der Fachzeitschrift Nature erklärt, warum die Transkription im Mittelpunkt der Genexpression steht. Eine Zelle ist durch die Gene geprägt, die sie abschreibt, und nicht allein durch die Gene, die sie besitzt. Zwei Zellen mit derselben DNA können deshalb verschiedene Aufgaben übernehmen.

Was die RNA-Polymerase II von einem proteincodierenden Gen abschreibt, ist noch nicht fertig. Zuerst entsteht die prä-mRNA, die Vorstufe der Boten-RNA, aus der im nächsten Schritt die Introns entfernt werden (Wilkinson u. a., 2020). Ein Merksatz dazu: Die DNA bleibt das Original, die prä-mRNA ist die erste Abschrift, Zwischenstücke inklusive.

Schritt 4: Was passiert beim Spleißen?

Beim Spleißen entfernt das Spleißosom die Introns aus der prä-mRNA, und übrig bleibt die reife mRNA (Wilkinson u. a., 2020). Dieses Zuschneiden kann auf mehr als eine Weise ausfallen; dann spricht man von alternativem Spleißen.

Introns sind nichtcodierende Abschnitte, die innerhalb proteincodierender Gene liegen und entfernt werden, bevor ein Protein entsteht (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021). Die Abschnitte, die nach dem Spleißen in der reifen mRNA zusammenbleiben, heißen Exons. Wie sich beide über ein Gen verteilen, zeigt der Beitrag Was sind Gene?

Das Spleißosom ist der Apparat der Zelle, der die Introns aus den Vorläufern der Boten-RNA herausschneidet (Wilkinson u. a., 2020). Ein Bild dafür ist der Filmschnitt: Die Rohfassung enthält Szenen, die im fertigen Film fehlen, und erst nach dem Schnitt läuft er am Stück.

Aus derselben Rohfassung lassen sich verschiedene Schnittfassungen bauen. Genau das meint alternatives Spleißen: Die Abschrift eines Gens wird auf mehr als eine Weise zur reifen mRNA zusammengesetzt. Pan u. a. (2008) haben das nach eigener Angabe als Erste mit mRNA-Sequenzierung in menschlichen Geweben untersucht, also durch das Auslesen der mRNA aus Gewebeproben.

Ihre Schätzung lautet: Transkripte, also die Abschriften, von etwa 95 Prozent der Gene mit mehreren Exons werden alternativ gespleißt (Pan u. a., 2008). Die Zahl gilt für Gene mit mehreren Exons, nicht für alle Gene. Als Merksatz für diesen Schritt reicht ein kurzer Satz: Die Transkription schreibt ab, das Spleißen schneidet zu.

Genexpression in Zahlen

Quellen: Lambert u. a., Cell, 2018 · Pan u. a., Nature Genetics, 2008 · GTEx Consortium, Science, 2020

Schritt 5: Was ist differentielle Genexpression?

Differentielle Genexpression heißt, dass Zellen ihre Gene in unterschiedlichen Mustern an- und abschalten. Während der Entwicklung wird so eine Gehirnzelle in Aussehen und Arbeitsweise anders als eine Leberzelle (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021).

Die Grundlage steht schon im Zitat aus Schritt 1: Jede Zelle schaltet zu jedem Zeitpunkt nur einen Teil ihrer Gene an (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021). Ein Bild dafür sind zwei Köche mit demselben Kochbuch, die verschiedene Seiten aufschlagen. Das Buch ist gleich, die genutzten Rezepte sind es nicht.

Ein angenommenes Beispiel zum Durchgehen: Ein Gen X liegt in zwei Zellen gleich vor. In der ersten Zelle binden anregende Proteine an seinen Enhancer, die RNA-Polymerase II schreibt es ab, und die Abschrift wird gespleißt. In der zweiten Zelle bindet ein unterdrückendes Protein an seinen Silencer, und die Transkription bleibt niedrig. Gleiches Gen, zwei Muster: Das ist differentielle Genexpression im Kleinen.

Das Muster ist dabei kein einmal gesetzter Zustand. Genregulation lässt Zellen außerdem schnell auf Veränderungen in ihrer Umgebung reagieren (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021). Gemeint ist die Umgebung der Zelle im Körper.

Neben dem Unterschied zwischen Zelltypen gibt es einen zweiten, zwischen Menschen. Ihn untersucht das GTEx-Projekt (Genotype-Tissue Expression), das erfassen soll, wie genetische Varianten, also Unterschiede in der DNA-Sequenz, die Genaktivität in menschlichen Geweben beeinflussen (GTEx Consortium, 2020). In der Version 8 hat das GTEx Consortium (2020) 15.201 RNA-Sequenzierungsproben aus 49 Geweben von 838 verstorbenen Spendern ausgewertet, also Proben, deren RNA ausgelesen wurde.

Das Ergebnis: Für fast alle Gene fanden sich Zusammenhänge zwischen genetischen Varianten und der Regulation von Expression oder Spleißen (GTEx Consortium, 2020). Die Effekte waren gewebespezifisch, und die Zusammensetzung der Zelltypen erwies sich als Schlüssel zum Verständnis der Genregulation (GTEx Consortium, 2020). Die Proben stammen aus Geweben Verstorbener.

Genvariante oder Genexpression: Was bleibt, was wechselt?

Die ererbte DNA-Sequenz bleibt seit der Entstehung des Embryos stabil (Medizininformatik-Initiative, TMF, o. J.), die Genexpression wechselt dagegen von Zelle zu Zelle und mit der Zeit (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021). Dazwischen liegen epigenetische Markierungen, die angefügt und wieder entfernt werden können (Max-Planck-Gesellschaft, 2022).

Für die erste Ebene ist die Medizininformatik-Initiative deutlich: „Ererbte genetische Eigenschaften werden von den Eltern auf die Kinder vererbt und bestehen stabil seit dem Zeitpunkt der Geburt (streng genommen seit Entstehung des Embryos).“ (Medizininformatik-Initiative, TMF, o. J.) Die Aussage gilt für ererbte Eigenschaften.

Die zweite Ebene ist das Epigenom, die Gesamtheit der epigenetischen Markierungen am Erbgut. Die Max-Planck-Gesellschaft (2022) schreibt: „Epigenetische Markierungen können angefügt, aber auch wieder entfernt werden.“ Das Epigenom ist dadurch im Gegensatz zur DNA-Sequenz relativ flexibel (sinngemäß nach Max-Planck-Gesellschaft, 2022). Was Epigenetik genau meint, steht in der Epigenetik-Definition, ausführlicher im Beitrag Was ist Epigenetik?

Die dritte Ebene ist die Genexpression selbst. Sie wechselt von Zelle zu Zelle, weil jede Zelle zu jedem Zeitpunkt nur einen Teil ihrer Gene anschaltet (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021). Eine Leberzelle und eine Gehirnzelle desselben Menschen teilen ihre ererbten Varianten, nicht aber ihr Muster aktiver Gene.

Ebenen im Vergleich

Quellen: Medizininformatik-Initiative (TMF, o. J.); Max-Planck-Gesellschaft (2022); MedlinePlus Genetics (NLM, 2021)

Für das Lesen eines DNA-Ergebnisses heißt das: Eine Variante beschreibt, was in der DNA steht, nicht, wie stark ein Gen in einer bestimmten Zelle gerade abgelesen wird. Der NutriCare | INFINITY DNA-Test von mybody®x (MYBODY Lab GmbH) setzt deshalb auf der ersten Ebene an: Laut Produktangabe liest er aus einer Speichelprobe Varianten an festgelegten Positionen der DNA, den Genotyp, und misst keine Genexpression.

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Liest aus einer Speichelprobe Varianten deiner DNA, den Genotyp, per SNP-Genotypisierung mit über 700.000 SNPs, also Positionen, an denen sich einzelne DNA-Bausteine zwischen Menschen unterscheiden; SNP-Genotypisierung prüft vorab festgelegte Einzelpositionen der DNA. Keine Ganzgenomsequenzierung. Der Test umfasst 140 Genvariationen. Genexpression misst er nicht; er ist kein diagnostisches Verfahren und ersetzt keine ärztliche Beratung.

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Grenzen: Was ist an der Genexpression noch offen?

Genregulation ist lebenswichtig, der Vorgang ist aber noch nicht vollständig verstanden (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021). Auch welche Abschnitte der nichtcodierenden DNA tatsächlich regulatorisch wirken, ist nicht vollständig geklärt (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021).

Die Zahlen in diesem Artikel haben eigene Ränder. Die über 1.600 Transkriptionsfaktoren sind ein Katalog wahrscheinlicher Faktoren, kein abgeschlossener Bestand (Lambert u. a., 2018). Die etwa 95 Prozent sind eine Schätzung und gelten für Gene mit mehreren Exons (Pan u. a., 2008). Die 49 Gewebe des GTEx Consortium (2020) stammen von verstorbenen Spendern.

Auch der Ablauf in fünf Schritten vereinfacht. Er heißt nicht, dass Regulation nur an einer Stelle passiert, denn sie ist an jedem Punkt der Genexpression möglich (MedlinePlus Genetics, NLM, 2021). Die Schritte sind eine Lernhilfe, keine vollständige Karte.

Für den DNA-Test gelten eigene Grenzen. Er ist kein diagnostisches Verfahren und ersetzt keine ärztliche Beratung. Er prüft vorab festgelegte Einzelpositionen und ist keine Ganzgenomsequenzierung. Genexpression misst er nicht. Er schreibt dir auch nichts vor; einen Diätplan und Verbote gibt es nicht.

Genexpression: Schalter oder Dimmer?

Beides, je nachdem, wie genau du hinsiehst. Für den Einstieg trägt das Bild vom An- und Abschalten: Jede Zelle nutzt nur einen Teil ihrer Gene, und das Muster macht aus ihr eine bestimmte Zelle. Bei genauem Hinsehen erhöhen oder senken Transkriptionsfaktoren die Transkription, und das Spleißen setzt dieselbe Abschrift auf mehr als eine Weise zusammen.

Wer den Ablauf lernen will, kann ihn an fünf Wörtern festmachen: Promotor, Transkriptionsfaktor, Polymerase, Spleißosom, Muster. Wer wissen will, was ein DNA-Test damit zu tun hat, braucht die Unterscheidung aus dem Kapitel über Variante und Expression. Die Variante steht in der DNA, die Aktivität entsteht in der Zelle.

Die Anlage ist keine Festlegung.

Häufige Fragen

Weiterlesen

Quellen

1. MedlinePlus Genetics, National Library of Medicine: Can genes be turned on and off in cells? (Stand 2021) – medlineplus.gov
2. Lambert S. A. u. a.: The Human Transcription Factors, Cell (2018) – europepmc.org
3. Pan Q. u. a.: Deep surveying of alternative splicing complexity in the human transcriptome, Nature Genetics (2008) – europepmc.org
4. GTEx Consortium: The GTEx Consortium atlas of genetic regulatory effects across human tissues, Science (2020) – europepmc.org

Die Aussagen zur Genregulation und zur Arbeit der Transkriptionsfaktoren stützen sich auf [1], der Katalog der Transkriptionsfaktoren auf [2]. Das alternative Spleißen beruht auf [3], die Gewebedaten auf [4]. Ergänzend herangezogen: zur nichtcodierenden DNA und zu den Introns „What is noncoding DNA?“ von MedlinePlus Genetics (NLM, 2021); zur RNA-Polymerase II die Übersichtsarbeit von Cramer (Nature, 2019); zum Spleißosom Wilkinson u. a. (Annual Review of Biochemistry, 2020); zu ererbten Eigenschaften die Medizininformatik-Initiative (TMF, o. J.); zu epigenetischen Markierungen BIOMAX 23 der Max-Planck-Gesellschaft (2022). Die Produktangaben entsprechen dem Stand vom 03.10.2026.

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Veröffentlicht am 03.10.2026 · Zuletzt aktualisiert am 03.10.2026

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Die DNA-Analyse dient der Ernährungs- und Lebensstilberatung. Sie ist kein diagnostisches Verfahren, stellt keine Krankheitsvorhersage dar und ersetzt keine ärztliche Untersuchung oder Beratung. Genetische Varianten beschreiben Wahrscheinlichkeiten in Bevölkerungsgruppen, keine Festlegung für einzelne Personen.

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