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Kein Schutz vor dem Alter
Berliner Wissenschaftler weisen erstmalig einen direkten Zusammenhang zwischen mitochondrialer Fehlfunktion und Alterung nach
Altersbedingte Veränderungen werden als Erstes an der Haut sichtbar. Doch auch die nicht sofort ins Auge fallenden
Veränderungen wie ein Verlust von Knochenmasse, was in ausgeprägten Fällen zur Osteoporose und somit zur besonderen
Anfälligkeit gegenüber Knochenbrüchen führen kann, gehören zu den typischen mit Alterung verbunden Merkmalen des Menschen.
Treten diese Symptome bereits bei Kindern und Jugendlichen auf, sprechen Wissenschaftler von Alterungs- oder segmentalen
Progerie-Syndromen. Diese umfassen eine Reihe von Erkrankungen mit ähnlichem äußeren Erscheinungsbild, die jedoch durch sehr
unterschiedliche genetische Störungen hervorgerufen werden können. Wissenschaftler des Berliner Max-Planck-Instituts für
molekulare Genetik und der Charité - Universitätsmedizin Berlin konnten jetzt in Zusammenarbeit mit einer Arbeitsgruppe aus
Singapur und einem internationalen Konsortium von Medizinern und Wissenschaftlern nachweisen, dass vorzeitige Hautalterung
(Cutis laxa) in Verbindung mit geistiger Behinderung durch Veränderungen des PYCR1-Gens verursacht werden kann. In der
aktuellen online-Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature Genetics" beschreiben die Forscher um Stefan Mundlos und Uwe Kornak,
dass Veränderungen von PYCR1 zu einem Funktionsverlust der Mitochondrien führen. Dieses sind Funktionsbereiche der Zellen,
die vor allem für den Energiestoffwechsel sowie das kontrollierte Absterben der Zellen, die sogenannte Apoptose,
verantwortlich sind. Die Ergebnisse der Berliner Forscher weisen erstmalig einen direkten Zusammenhang zwischen
Alterungsprozessen und einer Fehlfunktion der Mitochondrien nach [Reversade et al., Nature Genetics, doi 10.1038/ng.413,
Advance Online Publication 02.08.2009].
Als Cutis laxa (wörtlich: schlaffe Haut) bezeichnen Mediziner eine Gruppe von Erkrankungen, die mit vorzeitiger Alterung und
schlaffer, faltiger Haut einhergehen. In der jetzt vorgelegten Studie untersuchten die beteiligten Wissenschaftler insgesamt
22 Familien auf der ganzen Welt, von denen 35 Mitglieder am Cutis laxa Syndrom erkrankt waren. Zusätzlich zu den typischen
Alterungserscheinungen zeigten alle Betroffenen eine unterschiedlich ausgeprägte Beeinträchtigung ihrer geistigen
Fähigkeiten. Mit Hilfe von neuesten Sequenzierungstechniken, mit denen eine ganze chromosomale Region auf einmal analysiert
werden kann, gelang es den Forschern, ein Gen auf Chromosom 17 zu identifizieren, welches bei allen untersuchten Patienten
verändert war. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass sich das von dem Gen kodierte Enzym PYCR1 in den Mitochondrien
befindet und dort an der Synthese der Aminosäure Prolin beteiligt ist.
"Prolin ist der wichtigste Bestandteil des Kollagens, des zentralen Strukturproteins des menschlichen Bindegewebes",
erläutert Stefan Mundlos, Leiter der Gruppe, die die jetzt veröffentlichten Arbeiten durchgeführt hat. "Daneben ist es aber
auch in der Lage, sogenannte freie Radikale in der Zelle abzufangen." Freie Radikale (engl. Reactive Oxygen Species, ROS)
sind extrem reaktionsfreudige Moleküle, die ständig innerhalb der Mitochondrien gebildet und z.B. für die Infektionsabwehr
des Organismus benötigt werden. Wenn sehr viel ROS in der Zelle entsteht - ein Zustand, den die Wissenschaftler als
oxidativen Stress bezeichnen - kann diese dadurch jedoch geschädigt oder sogar zerstört werden. "In verschiedenen
Experimenten konnten wir nachweisen, dass die Mutation des PYCR1 vor allem zu einer erhöhten Empfindlichkeit der Zellen
gegenüber oxidativem Stress führt. Werden diese nicht mehr ausreichend vor den ständig entstehenden ROS geschützt, sterben
sie sehr viel schneller ab als normal und rufen dadurch die typischen Haut- bzw. Bindegewebsveränderungen hervor", so
Mundlos.
Die von den Berliner Forschern veröffentlichten Ergebnisse zeigen erstmalig eine direkte Verbindung zwischen einer
Fehlfunktion der Mitochondrien und der Alterung von Haut und Knochen des Menschen. In weiterführenden Arbeiten wollen die
Wissenschaftler untersuchen, ob durch Stimulation des PYCR1 oder eine zusätzliche Zufuhr von Prolin in die Mitochondrien die
altersabhängigen Veränderungen des Bindegewebes verzögert werden können.
Originalveröffentlichung:
Reversade, B., N. Escande-Beillard, A. Dimopoulou, B. Fischer, S. C. Chng, Y. Li, M. Shboul, P.-Y. Tham, H. Kayserili, L.
Al-Gazali, M. Shahwan, F. Brancati, H. Lee, B. D. O'Connor, M. Schmidt-von Kegler, B. Merriman, S. F. Nelson, A. Masri, F.
Alkazaleh, D. Guerra, P. Ferrari, A. Nanda, A. Rajab, D. Markie, M. Gray, J. Nelson, A. Grix, A. Sommer, R. Savarirayan, A.
R. Janecke, E. Steichen, D. Sillence, I. Haußer, B. Budde, G. Nürnberg, P. Nürnberg, P. Seemann, D. Kunkel, G. Zambruno, B.
Dallapiccola, M. Schuelke, S. Robertson, H. Hamamy, B. Wollnik, L. Van Maldergem, S. Mundlos & U. Kornak (2009): Mutations
in PYCR1 cause cutis laxa with progeroid features." Nature Genetics, doi 10.1038/ng.413, Advance Online Publication
02.08.2009
Kontakt (Pressestelle):
Dr. Patricia Marquardt
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik
Ihnestr. 63-73
14195 Berlin
Tel.: +49 30 8413-1716
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