Wie sich das Ablesen der Gene im Alter verändert

Schnell, aber schlampig, so lässt sich beschreiben, wie sich das Ablesen der Gene im Alter verändert – das konnten sechs Arbeitsgruppen des Alternsforschungs-Exzellenzclusters CECAD der Universität zu Köln, des Kölner Max-Planck-Instituts für Alternsforschung und der Universität Göttingen quer durchs Tierreich nachweisen: Sie untersuchten den Transkriptionsprozess bei fünf verschiedenen Modell-Organismen und in verschiedensten Geweben und entdeckten einen neuen molekularen Mechanismus, der zum Altern beiträgt.

Transkription ist Hauptregulator des Proteinspiegels Das Altern beeinträchtigt ein breites Spektrum zellulärer Prozesse, von denen viele die Qualität und Konzentration von Proteinen beeinflussen. Unter diesen Prozessen ist die Ablesung der Gene, die Transkription, besonders wichtig, da sie ein Hauptregulator des Proteinspiegels ist. Zwar war in der Wissenschaft bekannt, dass sich die Genexpression, also das Umsetzen der genetischen Information in Proteine, mit dem Alter verändert, und auch, dass die Kontrolle der Genexpression beeinträchtigt sein kann. Es war jedoch unklar, ob sich die Genauigkeit des Transkriptionsprozesses selbst mit dem Alter ändert und ob eine solche Änderung relevante Konsequenzen für Organismen haben würde. Genau das konnten die Forscher nun nachweisen, was Andreas Beyer, CECAD-Arbeitsgruppenleiter und Professor am Institut für Genetik der Mathematisch Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität zu Köln, enorm freut: «Das war ein grosses, mehrjähriges Gemeinschaftsprojekt, an dem mehrere Teams des CECAD-Clusters und anderer wissenschaftlicher Einrichtungen beteiligt waren. Daten von fünf Arten mussten generiert und analysiert werden. Nur durch die Kombination unseres Fachwissens war es möglich, so viele Tierarten und Arten von Daten zu untersuchen.»

Geschwindigkeit nimmt zu Tatsächlich erforschten die insgesamt 26 Wissenschaftler genomweite, altersbedingte Veränderungen bei Transkriptionsprozessen in verschiedenen Organismen und deren Geweben:

Und sie stellten fest: Die durchschnittliche Geschwindigkeit, mit der bei der Transkription das Ableseprodukt durch das Anhängen von RNA-Bausteinen, den Nukleotiden, wächst, nahm bei allen fünf Arten mit dem Alter zu. Zusammen mit dem höheren Tempo dieser Elongationsgeschwindigkeit (Pol-II-Geschwindigkeit) beobachteten die Forscher auch Veränderungen beim Spleissen, einem weiteren Arbeitsgang innerhalb des Ableseprozesses vom Gen bis zum fertigen Protein, bei dem das Ableseprodukt noch einmal verkürzt und zurechtgeschnitten wird.

Genauigkeit lässt sich steuern und umkehren Die Genauigkeit des gesamten Ableseprozesses liess sich aber auch steuern und umkehren, etwa durch eine Ernährungseinschränkung oder Eingriffe in den Insulin-Stoffwechsel – beides Massnahmen, die zur Verlängerung der Lebensspanne beitragen, wie seit vielen Jahren bekannt ist. In ähnlicher Weise verlängerte sich die Lebensdauer von Fliegen und das Teilungspotential menschlicher Zellen, wenn die Forscher mit bestimmten Eingriffen das Ablesetempo verringerten. Professor Beyer sagt: «Unsere Ergebnisse decken grundlegende molekulare Mechanismen auf, die der Alterung von Tieren und Eingriffen zur Verlängerung der Lebensdauer zugrunde liegen, und geben damit Hinweise auf mögliche Massnahmen, wie wir in Zukunft zu einem gesunden Altern beitragen können. Dass Intervention, wie eine verminderte Kalorienaufnahme, sich auch auf molekularer Ebene in Form einer qualitativ besseren Gen-Ablesung positiv auf einen gesunden Alterungsprozess auswirken, konnten wir mit unserer Studie nun ganz klar belegen.»PS

Quelle: Universität zu Köln/Pressemitteilung, 12.04.2023