Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie die Enden der Chromosomen die Zellalterung beeinflussen

11.09.2013
Heidelberger Wissenschaftler untersuchen Funktion der Telomere in zellulären Alterungsprozessen

Mit Untersuchungen zu den Prozessen, die sich an den Enden von Chromosomen abspielen, haben Heidelberger Wissenschaftler einen wichtigen Mechanismus aufgedeckt, der zu einem besseren Verständnis der Zellalterung führt. Im Mittelpunkt steht dabei die Länge der Chromosomenenden, der sogenannten Telomere, die sich experimentell beeinflussen lässt.

Die Arbeiten, die am Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH) durchgeführt wurden, eröffnen neue Ansätze für die Entwicklung von Therapien bei Gewebeverlusten und Organversagen, die im Zusammenhang mit der Alterung von Zellen, der Seneszenz, stehen. Die vor Kurzem in der Zeitschrift „Nature Structural & Molecular Biology“ veröffentlichten Forschungsergebnisse könnten auch in der Krebsbehandlung von Bedeutung sein.

Jede Zelle enthält einen Chromosomensatz, in dem ein Großteil der Erbinformation in Form von DNA gespeichert ist. Diese Information muss geschützt werden, damit die ordnungsgemäße Funktion der Zelle erhalten bleibt. Dabei übernehmen die Enden der Chromosomen, die Telomere, eine wichtige Rolle und schützen die chromosomale DNA vor Abbau. „Man kann sich Telomere wie die Plastikkappen an Schnürsenkeln vorstellen. Ohne diese Kappen fransen die Enden aus, und schließlich kann der ganze Schnürsenkel seine Funktion nicht mehr erfüllen“, erklärt Dr. Brian Luke. Seine Forschergruppe am ZMBH beschäftigt sich in erster Linie mit der Frage, auf welche Weise Telomere der DNA Schutz bieten.

In der Wissenschaft ist bekannt, dass Telomere mit jeder Zellteilung kürzer werden und schließlich so weit verkürzt sind, dass sie die Chromosomen nicht mehr schützen können. Die ungeschützten Chromosomenenden senden Signale aus, die dafür sorgen, dass sich die Zelle nicht mehr teilt. Dieser Zustand wird als „Seneszenz“ bezeichnet. Mit fortschreitendem Alter gibt es immer mehr seneszente Zellen, die den Verlust von Gewebe und Organversagen begünstigen können. „Bei bestimmten Krankheiten haben die Patienten von Geburt an kurze Telomere und sind daher oft schon frühzeitig starken Gewebeverlusten und Funktionsstörungen von Organen ausgesetzt“, erläutert der Heidelberger Wissenschaftler.

Die Forschergruppe um Dr. Luke hat nun herausgefunden, dass das An- oder Abschalten der Transkription an den Telomeren erhebliche Auswirkungen auf deren Länge haben kann. Bei der Transkription handelt es sich um den Vorgang, bei dem Informationen der DNA in RNA-Moleküle umgeschrieben werden. Er konnte erst vor kurzem bei Telomeren nachgewiesen werden, aber die funktionelle Bedeutung dieser Entdeckung blieb ungeklärt. Die Molekularbiologen Bettina Balk und André Maicher konnten jetzt zeigen, dass die RNA selbst eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Telomerlänge spielt – und zwar besonders dann, wenn sie an die Telomer-DNA bindet und ein sogenanntes „RNA-DNA-Hybrid-Molekül“ bildet.

„Experimentell haben wir die Anzahl der RNA-DNA-Hybride an den Chromosomenenden beeinflusst. So können wir das Tempo der zellulären Seneszenz direkt erhöhen oder verringern, indem wir die Länge des Telomers verändern“, erläutert Bettina Balk. Nach den Worten von André Maicher könnte dies der erste Schritt hin zu Telomer-basierten Behandlungsmethoden bei Gewebeverlusten oder Organversagen sein. Im Falle von Krankheiten bleibt es zu überprüfen, ob die Veränderung der Transkriptionsraten von Telomeren tatsächlich den Gesundheitszustand verbessern kann. Von Bedeutung ist dieser Ansatz auch bei Krebszellen, die nicht altern und quasi unsterblich sind. „Die Regulierung der Länge von Telomeren über die Beinflussung der Transkription könnte daher auch in der Krebstherapie eine Anwendung finden“, betont Dr. Luke.

Die Nachwuchsforschergruppe von Dr. Luke ist Mitglied des Netzwerks AlternsfoRschung (NAR) an der Universität Heidelberg und wird finanziell von der Baden-Württemberg Stiftung unterstützt. Weitere Fördermittel werden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereichs „Zelluläre Qualitätskontrolle und Schadensbegrenzung“ (SFB 1036) der Ruperto Carola bereit gestellt.

Originalveröffentlichung:
B. Balk, A. Maicher, M. Dees, J. Klermund, S. Luke-Glaser, K. Bender & B. Luke: Telomeric RNA-DNA hybrids affect telomere length dynamics and senescence; Nat. Struct. Mol. Biol. (8 September 2013), DOI: 10.1038/nsmb.2662
Kontakt:
Dr. Brian Luke
Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg
Telefon (06221) 54-6897, b.luke@zmbh.uni-heidelberg.de
Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise