DNA-Schäden: Langlebigkeit durch Toleranz?

28. November 2014
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Fadenwürmer verfügen über ein Langlebigkeitsprogramm, das die Toleranz gegenüber Genomschäden erhöht. Dabei wird ein Eiweißstoff instruiert, selbst bei Genomschäden das Wachstum anzuregen und die Gewebefunktion beizubehalten. Ein Therapieansatz für altersbedingte Erkrankungen?

Das Genom in jeder Zelle ist ständigen Angriffen ausgesetzt. Die Angriffe können von außen kommen, etwa durch den UV-Anteil des Sonnenlichtes, oder von innen, etwa durch Nebenprodukte des ganz normalen Stoffwechsels. DNA-Schäden sammeln sich im Laufe des Lebens unweigerlich an und verursachen die abnehmende Funktion von Geweben und Organen im Alter. Werden Menschen mit genetischen Defekten in DNA-Reparatursystemen geboren, so bleibt das Wachstum ihres Körpers zurück und sie sterben noch im Kindesalter an vorzeitigem Altern.

Langlebigkeitsprogramm bei irreparablen DNA-Schäden

Wie reagiert der Körper, wenn DNA-Schäden nicht repariert werden können oder wenn sie sich mit dem Alter ansammeln? Prof. Dr. Björn Schumacher im CECAD-Forschungszentrum: „Wir untersuchen Fadenwürmer, die genau die gleichen genetischen Defekte in der DNA-Reparatur tragen, wie Patienten, die an Wachstumsstörungen und vorzeitigem Altern leiden. Wenn Fadenwürmer außer Stande sind die DNA-Schäden zu reparieren, aktivieren sie ein Langlebigkeitsprogramm.“

Das Langlebigkeitsprogramm wird von einem Eiweißstoff namens „DAF-16“ ausgeführt. DAF-16 hält normalerweise das Wachstum von jungen Würmern an, wenn keine Nahrung zur Verfügung steht. Die jungen Larven können dadurch lange Hungerperioden durchstehen und erst wenn sie Futter finden setzen sie ihr Wachstum fort, um in der reichhaltigen Umgebung Nachkommen zu zeugen. Schumachers Arbeitsgruppe konnte nun beweisen, dass DAF-16 auch auf DNA- Schäden reagiert, dann aber – ganz im Gegenteil zum Hungerprogramm – das Wachstum der Jungtiere selbst dann voranschiebt, wenn die DNA-Schäden verbleiben.

DAF-16 Langlebigkeitsprogramm erhöht Toleranz

DAF-16 wird dabei von einem zweiten Eiweißstoff „EGL-27“ instruiert, das Wachstum zu fördern anstatt es anzuhalten. Bei erwachsenen Würmern erlaubt DAF-16 den Geweben ihre Funktion beizubehalten, auch wenn DNA-Schäden verbleiben. Das DAF-16 Langlebigkeitsprogramm erhöht dabei die Toleranz gegenüber den zunehmenden DNA-Schäden. In alten Würmern reagiert DAF-16 aber nicht mehr auf die DNA-Schäden. Dadurch verlieren die alten Tiere die DNA-Schadens-Toleranz und damit die Gewebefunktion.

Die Forscher erhoffen sich von diesen Ergebnissen neue Therapieansätze, die auf der Nutzung der natürlichen Langlebigkeitsprogramme basieren, um altersassoziierte Erkrankungen infolge der zunehmenden Genomschäden im Alter zu verhindern. Von solchen Therapien könnten auch gerade die Kinder profitieren, die aufgrund ihrer genetischen Erkrankung schon im Kindesalter an den Folgen von DNA-Schäden leiden.

Originalpublikation:

DAF-16/FOXO and EGL-27/GATA promote developmental growth in response to persistent somatic DNA damage
Björn Schumacher et al.; Nature Cell Biology, doi: 10.1038/ncb3071; 2014

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