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 Demenz: Neue Substanz verbessert Gehirnfunktion
28.07.2017 | Technische Universität München

nachricht Mit einem Flow-Reaktor umweltschonend Wirkstoffe erzeugen
28.07.2017 | Universität Bielefeld

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: Ruckartige Bewegung schärft Röntgenpulse

Spektral breite Röntgenpulse lassen sich rein mechanisch „zuspitzen“. Das klingt überraschend, aber ein Team aus theoretischen und Experimentalphysikern hat dafür eine Methode entwickelt und realisiert. Sie verwendet präzise mit den Pulsen synchronisierte schnelle Bewegungen einer mit dem Röntgenlicht wechselwirkenden Probe. Dadurch gelingt es, Photonen innerhalb des Röntgenpulses so zu verschieben, dass sich diese im gewünschten Bereich konzentrieren.

Wie macht man aus einem flachen Hügel einen steilen und hohen Berg? Man gräbt an den Seiten Material ab und schüttet es oben auf. So etwa kann man sich die...

Im Focus: Abrupt motion sharpens x-ray pulses

Spectrally narrow x-ray pulses may be “sharpened” by purely mechanical means. This sounds surprisingly, but a team of theoretical and experimental physicists developed and realized such a method. It is based on fast motions, precisely synchronized with the pulses, of a target interacting with the x-ray light. Thereby, photons are redistributed within the x-ray pulse to the desired spectral region.

A team of theoretical physicists from the MPI for Nuclear Physics (MPIK) in Heidelberg has developed a novel method to intensify the spectrally broad x-ray...

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Clash of Realities 2017: Registration now open. International Conference at TH Köln

26.07.2017 | Event News

Closing the Sustainability Circle: Protection of Food with Biobased Materials

21.07.2017 | Event News

»We are bringing Additive Manufacturing to SMEs«

19.07.2017 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Latest News

New 3-D imaging reveals how human cell nucleus organizes DNA and chromatin of its genome

28.07.2017 | Health and Medicine

Heavy metals in water meet their match

28.07.2017 | Power and Electrical Engineering

Oestrogen regulates pathological changes of bones via bone lining cells

28.07.2017 | Life Sciences