Neues Verständnis von Altern und Krankheitsrisiko mithilfe der Proteinaggregationsuhr
Könnte die Messung von Proteinverklumpungen in unseren Zellen ein neuer Ansatz sein, um unser Risiko für altersbedingte Krankheiten zu bestimmen? Zwei Mainzer Experten präsentieren das Konzept einer «Proteinaggregationsuhr» zur Messung von Alterung und Gesundheit.
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Wenn wir älter werden, verändern sich nach und nach die DNA und die Proteine, aus denen unser Körper besteht, sodass er nicht mehr so gut funktioniert wie früher. Das wiederum macht uns anfälliger für viele altersbedingte Krankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs und Alzheimer.
IDP besonders anfällig für Amyloidbildung
Eine wichtige Veränderung besteht darin, dass Proteine in unseren Zellen manchmal falsch gefaltet werden und zu Aggregaten, den Amyloiden verklumpen können. Fehlfaltung und Aggregation können bei jedem Protein auftreten, aber eine bestimmte Gruppe von Proteinen – die intrinsisch ungeordneten Proteine (IDP) – sind besonders anfällig für die Bildung von Amyloiden. Diese IDPs machen etwa 30 Prozent der Proteine in unseren Zellen aus. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie keine feste Struktur haben. Stattdessen sind sie flexibel und beweglich wie gekochte Spaghetti.
IDP-Aggregation als biologische Uhr
Forscher haben herausgefunden, dass sich IDP-Aggregate mit zunehmendem Alter in vielen langlebigen Zellen, beispielsweise in Nerven- oder Muskelzellen, ansammeln. Die molekularen Mechanismen dafür werden noch erforscht, es ist aber bereits bekannt, dass diese Aggregate altersbedingte Krankheiten verursachen können, insbesondere neurodegenerative Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson. Zahlreiche Aggregate in einer Zelle könnten also ein Indikator dafür sein, wie ungesund die Zelle ist oder ob eine Person voraussichtlich bald eine altersbedingte Krankheit entwickeln wird.
In einem kürzlich veröffentlichten Artikel schlagen Prof. Dr. Dorothee Dormann und Prof. Dr. Edward Lemke von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) sowie Adjunct Directors am Institut für Molekulare Biologie (IMB) in Mainz vor, dass die IDP-Aggregation als biologische Uhr verwendet werden könnte, um die Gesundheit und das Altern eines Menschen zu messen.
In der Zukunft könnte eine solche Proteinaggregationsuhr äusserst nützlich sein:
- Zum einen könnten Ärzte sie nutzen, um altersbedingte Krankheiten in einem sehr frühen Stadium zu diagnostizieren oder um Menschen zu identifizieren, die noch nicht krank sind, aber im Alter ein höheres Erkrankungsrisiko haben. So könnten diese Menschen präventiv behandelt werden, bevor sie eine schwere Krankheit entwickeln.
- Ausserdem könnten Wissenschaftler damit bewerten, wie sich neue experimentelle Behandlungen zur Verminderung der Proteinaggregation auf die Entstehung altersbedingter Krankheiten auswirken.
«In der Praxis sind wir noch weit von einem routinemässigen diagnostischen Test entfernt. Zunächst ist es wichtig, dass wir die grundlegenden Mechanismen, die zur IDP-Aggregation führen, besser verstehen», so Prof. Dr. Dorothee Dormann. «Wir wollen die Forschung dazu anregen, Proteinaggregate zu nutzen, um biologische Alterungsprozesse zu messen und zu verstehen.» Prof. Dr. Edward Lemke fügt hinzu: «Wir sind optimistisch, dass wir in Zukunft durch Forschung zur IDP-Dynamik und technologische Entwicklungen in der Lage sein werden, die derzeitigen Herausforderungen beim Ablesen der Proteinaggregationsuhr zu überwinden.»
Obwohl es bereits andere «Uhren» zur Messung von Alterung und Gesundheit gibt, beruhen die meisten von ihnen auf der Analyse von Nukleinsäuren wie DNA. Dormann und Lemke sind der Meinung, dass eine biologische Uhr, die auf Proteinen basiert, eine sinnvolle Ergänzung zu diesen bestehenden Uhren wäre, da Proteine den Funktionszustand einer Zelle sehr gut abbilden. Mithilfe einer solchen Proteinaggregationsuhr hoffen sie, dem Ziel, Menschen beim gesunden Altern zu helfen und altersbedingte Krankheiten zu verhindern, einen Schritt näher zu kommen.PS
