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N-Acetylgucosamin verhindert Verklumpung von Proteinen

14.03.2014

Körpereigenes Molekül schützt die Zellen von Rundwürmern vor giftigen Protein-Aggregaten, wie sie auch bei Alzheimer und Parkinson auftreten

Während des Alterns neigen Proteine im menschlichen Körper zum Aggregieren – sie verändern ihre Struktur, werden sozusagen “klebrig” und “verklumpen”. Ab einem bestimmten Punkt wird diese Proteinaggregation schädlich und überlädt die Zelle, so dass sie nicht mehr normal funktionieren kann.


Der Rundwurm Caenorhabditis elegans: Die bläuliche Fluoreszenz markiert die Gewebe, die am stärksten N-Acetylglucosamin produzieren.

© MPI f. Biologie des Alterns/

Insbesondere die Neuronen, die Nervenzellen, nehmen dabei Schaden. Das wiederum kann zu neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson oder zur Huntington-Krankheit führen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns in Köln haben entdeckt, dass körpereigenes N-Acetylglucosamin die Abwehrmechanismen gegen diese Erkrankungen stärken kann. Wenn man den kleinen Rundwurm Caenorhabditis elegans dieses Stoffwechselprodukt ins Futter gibt, unterstützt es den Abbau schädlicher Proteinaggregate im Körper und verlängert die Lebensdauer des Wurms.

Anhand von Studien an Modellorganismen wie dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen, die der Neurodegeneration zugrunde liegen und erkunden dabei mögliche Angriffspunkte für Therapie und Prävention dieser Krankheiten. "Wir können zwar bei Würmern keine Demenz messen", erklärt Martin Denzel vom Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns, “aber wir können Proteine beobachten, die bei Krankheiten des Menschen wie etwa Alzheimer eine schädliche Rolle spielen. In dieser Studie haben wir ihre Wirkung auf die Muskelfunktion gemessen. Dadurch können wir herausfinden, wie Alzheimer sich auf molekularer Ebene entwickelt.”

Jetzt haben die Wissenschaftler Martin Denzel, Nadia Sturm und Max-Planck-Direktor Adam Antebi entdeckt, dass eine Substanz namens N-Acetylglucosamin offenbar den körpereigenen Abwehrmechanismus gegen solche Toxizität anregt. N-Acetylglucosamin ist ein Stoffwechselprodukt, das natürlich im Organismus vorkommt. „Wenn der Rundwurm zusätzlich damit gefüttert wird, verringert es die schädliche Verklumpung der Proteine in der Alzheimer-, Parkinson- und Huntington-Krankheit. Und dabei verlängert sich sogar die Lebensspanne der Würmer”, sagt Denzel.

Offenbar spielt dieses Molekül eine entscheidende Rolle in der Qualitätskontrolle, die darauf abzielt, den Körper gesund zu halten. Es hilft dem Organismus, die schädlichen Proteinaggregate zu reduzieren: Einerseits wird so verhindert, dass sich überhaupt solche Verklumpungen bilden, andererseits konnten in manchen Fällen bereits existierende Aggregate beseitigt werden. Als Folge sind in Studien zur Neurodegeneration Lähmungen erst später aufgetreten.

Ein dem N-Acetylglucosamin ähnlicher Stoff, Glucosamin, wird verwendet, um Gelenkprobleme zu behandeln. Die Wirksamkeit ist jedoch umstritten. Ob N-Acetylglucosamin zur Behandlung von Demenzen oder anderen altersbedingten Krankheiten des Menschen verwendet werden kann, ist noch eine ungeklärte Frage. "Wir wissen noch nicht, ob N-Acetylglucosamin auch bei höher entwickelten Tieren und Menschen funktioniert", so Antebi. "Aber da wir auch diese Stoffwechselprodukte in unseren Zellen haben, vermuten wir, dass ähnliche Mechanismen im Menschen wirken."

Ansprechpartner

Dr. Adam Antebi

Sabine Dzuck

Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns, Köln

Telefon: +49 221 37970-304

 

Originalpublikation

 
Martin S. Denzel, Nadia J. Storm, Aljona Gutschmidt, Ruth Baddi, Yvonne Hinze, Ernst Jarosch, Thomas Sommer, Thorsten Hoppe, and Adam Antebi
Hexosamine pathway metabolites enhance protein quality control and prolong life
Cell, 13. März 2014

Dr. Adam Antebi | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/8003077/alzheimer_N-Acetylgucosamin

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