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Medizin

Altersforschung: Effiziente DNA-Reparatur verlängert die Lebenszeit

Mittwoch, 5. Mai 2021

/picture alliance, Panther Media

Bologna – Die effiziente Reparatur von DNA-Mutationen, zu denen es im Laufe des Lebens immer wieder kommt, könnte ein wichtiger Grund für ein langes Leben sein. Dies zeigen genaue Genomana­lysen an einer Gruppe von Hemisuper- und Supercentenarian in eLIFE (2021; DOI: 10.7554/eLIFE.57849).

Die Zahl der Menschen, die 100 Jahre oder noch älter werden, ist in den letzten Jahrzehnten ange­stiegen. Weltweit sollen es mehr als 300.000 Centenarians geben. Nicht wenige von ihnen erreichen ein Alter von 105 oder sogar 110 Jahren. Forscher vermuten das Geheimnis für die lange Lebensphase dieser Hemisuper- und Supercentenarians in den Genen, also der Abfolge der Basenpaare im Erbgut, die sich heute zu vertretbaren finanziellen Kosten ermitteln lässt.

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Ein Team um Paolo Garagnani von der Universität Bologna hat das komplette Genom von 81 Hemisuper- und Supercentenarians gleich 90 Mal sequenziert. Diese hohe Coverage vermeidet Fehler und erleichtert das spätere Zusammenfügen der einzeln sequenzierten Genschnipsel. Zum Vergleich wurde das Genom von 36 gesunden Senioren im Alter von 68 Jahren tiefensequenziert, von denen vermutlich nur wenige ein biblisches Alter erreichen werden.

Alle Teilnehmer stammten aus Italien und hatten damit aufgrund ihrer ethnischen Verwandtschaft einen ähnlichen Genpool. Dies sollte die Suche nach den Genvarianten erleichtern, die erklären, warum einige Menschen ein Alter von 105plus erreichen können. Zur Überprüfung wurden die Ergebnisse in einer zweiten Kohorte von 333 über 100-jährigen und 358 über 60-jährigen Italienern verglichen.

Die Forscher fanden 5 genetische Varianten, die in den Altersgruppen 105/110plus häufiger auftraten als in der Vergleichsgruppe. Alle befanden sich auf dem Chromosom 7 zwischen den Genen COA1 und STK17A. Die genauere Analyse ergab, dass die meisten Varianten die Aktivität von STK17A steigerten. STK17A enthält die Information für das Enzym Serin/Threonin-Kinase 17a, das gleich auf mehrfache Weise die Funktion von Zellen erhalten könnte.

Zum einen ist es an der DNA-Reparatur beteiligt. Dadurch werden Mutationen beseitigt, zu denen es im Verlauf des Lebens durch Strahlung, Chemikalien oder auch einfach durch Kopierfehler bei der Zelltei­lung kommt. STK17A wird beispielsweise durch UV-Strahlung oder durch bestimmte Chemikalien aktiviert. Eine der Genvarianten ist beim systemischen Lupus erythematodes vermindert aktiv.

STK17A ist darüber hinaus an der Apoptose beteiligt, mit der geschädigte und potenziell gefährliche Zellen eliminiert werden. Auch eine Rolle beim Management der Sauerstoffradikale, die die Zellen zerstören können, wird diskutiert. Die Varianten könnten dazu beitragen, dass eine Anhäufung von DNA-Mutationen im Alter vermieden wird, was nicht nur die Zellfunktionen immer weiter einschränken kann. Mutationen sind auch eine bekannte Ursache von Krebserkrankungen.

Die Genvarianten der Hemisuper- und Supercentenarians beeinflussen laut Garagnani auch die Aktivität des COA1-Gens. Es ist Teil des MITRAC-Komplexes, der an der Produktion der Enzyme der Atemkette in den Mitochondrien beteiligt ist, den Energieerzeugern in den Zellen. Auch hier lässt sich ein Zusammen­hang mit dem Alter leicht herstellen.

Die häufigsten Genvarianten haben laut Garagnani auch Auswirkungen auf die Expression von BLVRA. Dieses Gen enthält die Information für Biliverdin-Reduktase A. Dieses Enzym ist nicht nur am Abbau des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin beteiligt. Es greift auch in die Regulation von Entzündungsreaktionen auf Endotoxine ein, indem es etwa die Genexpression des Toll-like Rezeptor 4 hemmt, einem wichtigen Bestandteil der angeborenen Immunabwehr.

Dass die genetischen Varianten offenbar die Effizienz der DNA-Reparatur steigern, zeigte sich auch beim Vergleich der Mutationen in einzelnen Genen. In 6 von 7 analysierten Genen wiesen die Hemisuper- und Supercentenarians eine deutlich geringere Mutationslast auf. Diese Veränderungen liefern in ihrer Gesamtheit plausible Erklärung dafür, warum einigen Menschen offenbar aus genetischen Gründen bessere Aussichten auf ein langes Leben haben als andere. © rme/aerzteblatt.de

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