Die Genetik des Alterns: Neue Studie sagt, dass Zellteilungsfehler die häufigste Verbindung sein könnten

Die Genetik des Alterns: Neue Studie sagt, dass Zellteilungsfehler die häufigste Verbindung sein könnten
Die Genetik des Alterns: Neue Studie sagt, dass Zellteilungsfehler die häufigste Verbindung sein könnten
Anonim

La Jolla CA., 31. März 2000 - Allmähliche genetische Veränderungen können die Quelle vieler, wenn nicht aller Alterskrankheiten sein, darunter Brustkrebs, Osteoporose, Alzheimer und Arthritis. Eine neue Studie von Wissenschaftlern des Skaggs Institute for Chemical Biology am Scripps Research Institute (TSRI) in La Jolla und des Genomics Institute der Novartis Research Foundation, die in der neuesten Ausgabe von Science veröffentlicht wurde, kommt zu dem Schluss, dass das Altern des Menschen und die damit verbundenen Krankheiten und Erkrankungen können auf eine allmähliche Zunahme von Zellteilungsfehlern in Geweben im ganzen Körper zurückgeführt werden.Diese funktionelle Veränderung beginnt langsam im mittleren Alter und nimmt mit fortschreitendem Alter allmählich zu.

Laut Richard A. Lerner, M.D., einem Autor der Abhandlung „Mitotic Misregulation and Human Aging“, „stellt dies eine radikale Veränderung in der Art und Weise dar, wie Menschen über das Altern denken eine Krankheit, bei der die Zellteilung aufhört, legt diese Studie nahe, dass das Altern wirklich eine Krankheit der Qualitätskontrolle ist. In diesem Fall ist das hergestellte Produkt eine neue Zelle. Wenn wir älter werden, führt eine veränderte Genexpression zu Zellen mit verminderter Funktion." Dr. Lerner ist TSRI-Präsidentin, Lita Annenberg Hazen-Professorin für Immunchemie, Cecil H. und Ida M. Green-Lehrstuhl für Chemie und Professorin am Skaggs Institute for Chemical Biology und der Abteilung für Chemie.

Zellteilungsfehler sind der Schlüssel

Fehler bei der Zellteilung führen zu einer veränderten Expression einer Sammlung von Schlüsselgenen in den Zellen.Eine veränderte Genexpression verursacht allmählich den Verlust der Gewebefunktion, was zu Alterung führt. Im Gegensatz zu Krebserkrankungen, bei denen die Zellen einheitlich funktionsgestört sind, erfolgt die Alterung mosaikartig und in verschiedenen Teilen des Körpers unterschiedlich schnell. „Unsere Forschung bündelt die Auswirkungen des Alterns in einem einzigen Paket, indem sie ein gemeinsames Element in alternden Geweben im ganzen Körper identifiziert“, fuhr Dr. Lerner fort.

Dr. Lerner bemerkte: „Das Human Genome Project ist das Teilchenphysik-Experiment der Biologie. Aufgrund dieser massiven Bemühungen geht die Wissenschaft den Weg der Komplexität. Um die Macht des Genoms zu nutzen, treten wir in die Ära der Big Science ein, ohne die außergewöhnliche Gabe von der Familie Skaggs hätte diese Arbeit nicht gemacht werden können." Die Studie wurde vom Skaggs Institute for Research finanziert, einer Initiative, die durch eine Spende von 100 Millionen US-Dollar von Aline W. und L.S. Skags. Forscher des TSRI arbeiteten an dem Projekt mit Kollegen des Genomics Institute der Novartis Research Foundation zusammen.

Dr. Lerner und seine Co-Autoren, Dr. Danith H. Ly, David J. Lockhart und Peter G. Schultz untersuchten die Genregulation in sich aktiv teilenden Zellen, die von Patienten im jungen, mittleren und hohen Alter und von Patienten mit Progerie, einer seltenen genetischen Störung, die durch beschleunigtes Altern gekennzeichnet ist, gespendet wurden. Die Autoren stellen fest, dass 61 von mehr als 6000 untersuchten Genen vom jungen bis zum mittleren Alter mehr als zweifache konsistente Veränderungen zeigten.

Mehr als die Hälfte der 61 Gene konnte in zwei funktionelle Klassen eingeteilt werden; Gene, deren Produkte am Fortschreiten des Zellzyklus beteiligt sind, und solche, die an der Aufrechterh altung der extrazellulären Matrix beteiligt sind, einem Gerüst, an dem die meisten Arten von Zellen haften und das Zellfunktionen moduliert. Die Wissenschaftler glauben, dass die Vielzahl von Genen in diesen beiden Klassen im Vergleich zu der geringeren Anzahl von Genen, die an anderen zellulären Prozessen beteiligt sind, ein unterschiedliches Maß an koordinierter Regulation zwischen ihnen widerspiegeln könnte. Diese Beobachtung ist wichtig, weil sie den Wissenschaftlern hilft, besser zu verstehen, wie wichtig es ist, wie Gene miteinander interagieren.Einige glauben, dass Geninteraktionen wichtiger sein könnten als die Auswirkungen einzelner Gene.

Genetische Verbindungen zu bestimmten altersbedingten Krankheiten

Zusätzlich zur Darstellung des Alterungsmechanismus enthüllte die Studie auch eine Reihe von Genen mit veränderter Expression, die mit altersbedingten Krankheiten in Verbindung gebracht werden könnten. Einige davon umfassen BARD (BRCA-1-assoziierte Ringdomäne), ein wesentlicher Bindungspartner des Tumorsuppressors BRCA-1; hFRP-1, ein Analogon des mutierten AT (Ataxia-Telangiecstatia), das mit fortschreitender neurodegenerativer Erkrankung und vorzeitiger Alterung in Verbindung gebracht wird; -Crystallin, ein Hitzeschockprotein, das bei neurologischen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit, der diffusen Lewy-Körper-Krankheit und der Alexander-Krankheit überexprimiert wird und an der Bildung von grauem Star bei Jugendlichen beteiligt ist; Hyaluronsäure-Synthase und Matrix-Metalloproteinase, die beide eine Rolle bei Arthritis spielen; und COX-2, ein Schlüsselenzym, das für die Nieren-, Herz- und Eierstockfunktion notwendig ist. Eine veränderte Expression dieser Gene kann mit fortschreitendem Alter zu altersbedingtem Brustkrebs, neurodegenerativen Erkrankungen, Arthritis und Defekten in anderen Geweben wie Niere, Herz und Eierstöcken beitragen.

Dies ist nicht das erste Mal, dass Dr. Lerner mit Dr. Schultz zusammenarbeitet. Ihre Arbeit zur Umwandlung von Antikörpern in Enzyme, die die Katalyse chemischer Reaktionen ermöglichen, die mit klassischen chemischen Verfahren als unmöglich angesehen werden, hat internationale Aufmerksamkeit erregt. In Anerkennung dieser wissenschaftlichen Leistung erhielten sie 1994 den Wolf Prize in Chemistry und wurden 1996 zu California Scientists of the Year ernannt.

Die Autoren stellen fest, dass ihre Forschung nicht schlüssig ist und zusätzliche Studien erforderlich sind, bevor der Alterungsprozess in komplexen Organismen vollständig verstanden werden kann, aber die identifizierten Mechanismen tragen zum Altern und altersbedingten Problemen bei. Dr. Lerner merkte an: „Wir brauchen umfassendere Analysen darüber, wie Gene funktionieren, wie sie miteinander und mit der Umwelt interagieren behandle sie."

Das Scripps Research Institute ist die größte private, gemeinnützige biomedizinische Forschungsorganisation in den Vereinigten Staaten. Es ist für seine Grundlagenforschung in Molekular- und Zellbiologie, Chemie, Immunologie, Neurowissenschaften, molekularer und experimenteller Medizin und Gefäßbiologie bekannt geworden. Von besonderer Bedeutung ist die Arbeit des Instituts an der Schnittstelle von Molekularbiologie und bioorganischer Chemie; In diesem Bereich gehört das TSRI durch die am Skaggs Institute for Chemical Biology durchgeführten Arbeiten zu einer Handvoll der weltweit führenden Zentren. Das Institut ist derzeit in mehreren Laborgebäuden mit mehr als einer Million Quadratfuß Fläche untergebracht und umfasst etwa 260 Lehrkräfte, 1.000 Postdoktoranden, 1.500 technische und administrative Mitarbeiter und 130 Doktoranden. Die Philosophie von TSRI betont die Schaffung von grundlegendem Wissen in den Biowissenschaften für die Anwendung medizinischer und materieller Entdeckungen; das Streben nach grundlegenden wissenschaftlichen Fortschritten durch interdisziplinäre Programme und Kooperationen; und die Aus- und Weiterbildung von Forschern, die sich darauf vorbereiten, die wissenschaftlichen Herausforderungen der nächsten Generation zu meistern.

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