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Noch ist die Verhinderung von vorzeitiger Zellalterung nicht Realität © APA (GEORG HOCHMUTH)
Noch ist die Verhinderung von vorzeitiger Zellalterung nicht Realität © APA (GEORG HOCHMUTH)

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Lausanner Forscher enträtselten ein Stück weit vorzeitige Alterung

15.10.2020

Forscher an der ETH Lausanne (EPFL) haben einen Schritt zur Lösung des Rätsels gemacht, warum Zellen vorzeitig altern und wie sich das verhindern lässt. Sie setzen Hoffnungen auf das Protein Rad51. Es hilft, Telomeren zu reparieren und so das Altern zu verzögern.

Bereits bekannt war, dass Moleküle, die sich an der Spitze von Chromosomen ansammeln, eine Schlüsselrolle bei der Verhinderung von Schäden an der DNA spielen. So wie das Plastikteil am Ende eines Schuhbands - Aglet genannt - verhindert, dass das Band ausfranst, bilden DNA-Abschnitte, die Telomere genannt werden, Schutzkappen an den Enden der Chromosomen.

Doch wenn sich die Zellen teilen, werden die Telomere kürzer, wodurch die Schutzkappe an Wirksamkeit einbüßt. Sobald die Telomere zu kurz werden, hört die Zelle ganz auf, sich zu teilen. "Telomerverkürzung und Fehlfunktion wurden mit Zellalterung und altersbedingten Krankheiten, einschließlich Krebs, in Verbindung gebracht", hieß es in einer Aussendung der EPFL.

TERRA regulieren Telomere

Bereits 2007 wurde an der EPFL entdeckt, dass TERRA (TElomeric Repeat-containing RNA) dazu beitragen, Länge und Funktionsfähigkeit der Telomere zu regulieren. TERRA sammelt sich an den Enden der Chromosomen an und signalisiert, dass die Telomere verlängert oder repariert werden sollen.

Wie aber findet diese überaus hilfreiche Sorte RNA ihren Platz an den Enden der Chromosomen? So lautete die ungeklärte Frage, der sich Teams an der EPFL und der Masaryk-Universität im tschechischen Brünn jetzt angenommen haben.

Postdoktorandin Marianna Feretzaki und andere in den Teams von Joachim Lingner an der EPFL sowie Lumir Krejci an der Masaryk-Universität analysierten den Mechanismus, durch den sich TERRA an den Telomeren anreichert, sowie die an diesem Prozess beteiligten Proteine. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift "Nature" erschienen.

Enzym hilft TERRA

Experimente und Beobachtungen zeigten, dass mehrere Proteine das Andocken von TERRA an telomere DNA steuern. Eines namens Rad51 sei dabei besonders wichtig, sagt EPFL-Professor Joachim Lingner. Rad51 ist ein bekanntes Enzym, das an der Reparatur von gebrochenen DNA-Molekülen beteiligt ist. Das Protein scheint TERRA auch dabei zu helfen, an telomerer DNA zu haften, um ein sogenanntes RNA-DNA-Hybridmolekül zu bilden. Diese Zusatzfunktion bedeute einen Paradigmenwechsel, sagt Lingner.

Doch noch ist die Verhinderung von vorzeitiger Zellalterung nicht Realität. Angesichts der Rolle der Telomere für Gesundheit und Krankheit wird es wichtig sein, zu sehen, wie der neu entdeckte Mechanismus - der aus Beobachtungen in lebenden Zellen abgeleitet und in Reagenzgläsern reproduziert wurde - in der sehr komplexen zellulären Umgebung reguliert wird, sagt Lingner.

"Wir haben ein Modell vorgeschlagen, das durch die uns vorliegenden Daten unterstützt wird - aber in der Wissenschaft stellt sich oft heraus, dass das Modell modifiziert werden muss", sagt er. "Es kann sicherlich noch weitere Überraschungen geben.

Service: Fachpublikationsnummer https://doi.org/10.1038/s41586-020-2815-6

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