Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mütterliche Gene beeinflussen das Altern der Kinder

21.08.2013
Mutationen in der mitochondrialen DNA können den Alterungsprozess der Nachkommen beschleunigen

Wenn Menschen älter werden, lässt nicht nur die Funktion von Organen nach. Auch auf zellulärer Ebene treten zunehmend Schäden auf. Ein Grund dafür ist, dass die Erbsubstanz Fehler anhäuft, die Defekte an den Zellen verursachen.

Dass dabei nicht nur DNA-Schäden eine Rolle spielen, die sich im Laufe des Lebens ansammeln, sondern auch solche, die bereits von der Mutter ererbt wurden, hat nun ein Forscherteam um Nils-Göran Larsson vom Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns in Köln nachgewiesen. In einer Studie an Mäusen haben die Wissenschaftler gezeigt, dass Mutationen in der mütterlich vererbten, mitochondrialen Erbsubstanz den Alterungsprozess in den Nachkommen beschleunigen.

Altern ist ein komplexer Prozess, in dessen Verlauf sich in den Geweben, Zellen und Molekülen des Körpers immer mehr Schäden anhäufen – mit schwerwiegenden Folgen: Die Organe büßen ihre Funktionsfähigkeit ein, und das Sterberisiko steigt. Warum manche Menschen schneller altern als andere, hat viele Ursachen und stellt die Wissenschaftler noch vor Rätsel. Von besonderer Bedeutung für das Altern scheinen Schäden zu sein, die in den Mitochondrien – den Kraftwerken der Zelle – auftreten.

„Das Mitochondrium enthält eine eigene DNA, die sogenannte mitochondriale DNA oder mtDNA. Sie ändert sich schneller als die DNA im Zellkern, und dies hat einen erheblichen Einfluss auf den Alterungsprozess“, sagt Nils-Göran Larsson, Direktor am Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns in Köln und Wissenschaftler am Karolinska Institut in Stockholm. Gemeinsam mit Lars Olson, der ebenfalls am Karolinska Institut forscht, hat er die aktuelle Studie geleitet.

„Viele Mutationen in den Mitochondrien führen allmählich zu einer Beeinträchtigung der zellulären Energieerzeugung“, sagt Larsson. Entgegen der bisherigen Meinung spielen dabei nicht nur Mutationen eine Rolle, die sich im Laufe des Lebens ansammeln: „Überraschenderweise konnten wir auch zeigen, dass die mitochondriale DNA unserer Mutter unser eigenes Altern zu beeinflussen scheint", sagt der Wissenschaftler. „Wenn wir mtDNA mit Mutationen von unserer Mutter erben, altern wir schneller.“ Die für das Altern verantwortlichen Mutationen liegen also zum Teil bereits von Geburt an vor.

In der Alternsforschung stehen die Mitochondrien bereits seit längerem im Fokus der Forscher. Jedes dieser winizigen Energiekraftwerke ist mit eigenen, ringförmigen DNA-Molekülen ausgestattet. Auf ihnen sind etwa Gene kodiert, die wichtig für die Enzyme der Atmungskette sind. Während die DNA im Zellkern die Gene beider Elternteile trägt, enthält die mitochondriale DNA ausschließlich mütterliche Gene, da Mitochondrien nur über die Eizelle und nicht über die Spermien weitergegeben werden. Weil die zahlreichen DNA-Moleküle in den Mitochondrien einer Zelle unabhängig voneinander mutieren, gelangen sowohl normale als auch beschädigte mtDNA-Moleküle in die nächste Generation.

Wie sich Schäden in der mtDNA auf die Nachkommen auswirken, haben die Forscher im Mausmodell untersucht. Mäuse, die von der Mutter Mutationen in der mtDNA ererbt hatten, starben nicht nur früher als ihre unvorbelasteten Artgenossen, sondern litten auch frühzeitig unter Alterserscheinungen wie reduzierter Körpermasse oder verringerter Fruchtbarkeit bei den Männchen. Darüber hinaus entwickelten diese Nager vermehrt Herzmuskelerkrankungen.

Wie die Wissenschaftler herausgefunden haben, können Mutationen in der mtDNA nicht nur das Altern beschleunigen, sondern auch die Entwicklung beeinflussen: So beobachteten die Forscher bei Mäusen, die zusätzlich zu den ererbten Defekten im Laufe ihres Lebens weitere Mutationen in der mtDNA ansammelten, Missbildungen des Gehirns. Die Forscher schließen daraus, dass sich angeborene und später erworbene Schäden in der mtDNA addieren und schließlich eine kritische Zahl erreichen.

„Unsere Ergebnisse bringen mehr Licht in den Alterungsprozess und deuten darauf hin, dass die Mitochondrien eine zentrale Rolle für das Altern spielen. Sie zeigen auch, dass es wichtig ist, die Anzahl der Mutationen zu reduzieren“, sagt Nils-Göran Larsson. Ob sich die Schäden an der mtDNA etwa durch Änderungen im Lebensstil reduzieren lassen, wollen die Wissenschaftler in zukünftigen Studien untersuchen. An Mäusen und an Fruchtfliegen wollen sie auch erforschen, ob eine verringerte Zahl von Mutationen die Lebensdauer tatsächlich verlängern kann.

Ansprechpartner

Nils-Göran Larsson
Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns, Köln
Telefon: +49 221 4788-9771
E-Mail: larsson@­age.mpg.de
Sabine Dzuck
Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns, Köln
Telefon: +49 221 3797-0304
E-Mail: sabine.dzuck@­age.mpg.de
Originalveröffentlichung
Jaime M. Ross, James B. Stewart, Erik Hagström, Stefan Brené, Arnaud Mourier, Giuseppe Coppotelli, Christoph Freyer, Marie Lagouge, Barry J. Hoffer, Lars Olson, and Nils-Göran Larsson
Germline mitochondrial DNA mutations aggravate ageing and can impair brain development

Nature, Epub ahead of print: Aug 21, 2013, DOI: 10.1038/nature12474

Nils-Göran Larsson | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/7507058/mitochondriale_dna_altern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien
19.09.2017 | Technische Universität Berlin

nachricht Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden
19.09.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

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: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie