Vom Neolithikum bis zum frühen neunzehnten Jahrhundert betrug die durchschnittliche Lebensspanne des Menschen 30 Jahre nicht. Selbst in den relativ jungen Jahren 1940 betrug die Lebenserwartung in der UdSSR etwa 40 Jahre und in den günstigsten Ländern Skandinaviens 60 Jahre. Und erst vor kurzem begannen die Menschen dank der rasanten Entwicklung der Medizin so lange zu leben wie nie zuvor (sie dachten sogar an den massiven Übergang über die 100-Jahres-Marke hinaus).
Ein langes Leben bedeutet jedoch leider nicht, stark und gesund zu bleiben. Und heute leidet die Mehrheit der alten Menschen, die fortgeschrittene Jahre erreicht haben, seit Jahrzehnten an chronischen altersbedingten Krankheiten und träumt manchmal davon, diese sterbliche Welt so schnell wie möglich zu verlassen.
Wissenschaftler suchen immer noch nach biologischen Faktoren, die im Laufe der Zeit zu Zellschäden führen. Jetzt haben Forscher der Harvard University einen Zusammenhang zwischen dem Altern und einem der wichtigsten biologischen Prozesse entdeckt, die als RNA-Spleißen bekannt sind. Diese Entdeckung beleuchtet nicht nur die Rolle des molekularen Mechanismus bei der Verlängerung des Lebens, sondern weist auch auf die Möglichkeit hin, ihn auf gesundes Altern abzustimmen.
"Was Neuronen bei Alzheimer tötet, unterscheidet sich sicherlich von den Ursachen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, aber das Altern ist der Hauptrisikofaktor für all diese Krankheiten", sagte der leitende Studienautor William Mair. - Eine der größten Fragen: Gibt es ein allgemeines Prinzip in der Arbeit molekularer Systeme, das es solchen Krankheiten ermöglicht, in Organen Fuß zu fassen?
Um zu verstehen, wie das Altern durch RNA-Spleißung gestört werden kann, sollte zunächst daran erinnert werden, wie Proteinmoleküle synthetisiert werden, die die Hauptbausteine von Zellen im menschlichen Körper darstellen und auch die Funktion von Organen und Geweben regulieren. Die "Rezepte" für ihre Herstellung sind im genetischen Code kodiert und werden wie in einer Bibliothek im Zellkern jeder Zelle gespeichert.
Die Schaffung eines neuen Proteins beginnt mit der Tatsache, dass auf der Grundlage eines separaten DNA-Abschnitts - eines Gens - die sogenannte Messenger-RNA aufgebaut wird und die im Code kodierten Aminosäuren zu einem Protein zusammengesetzt werden.
Aber Gene enthalten wie die auf ihrer Basis aufgebauten RNA-Moleküle nicht-kodierende Regionen, die beim Spleißen herausgeschnitten werden müssen, bevor mit der Proteinsynthese begonnen wird.
Eine stabile Produktion von RNA und Proteinen ist der Schlüssel, um jung und gesund zu bleiben. Daher wollten die Forscher wissen, welche Auswirkungen die Veränderungen beim Spleißen haben, die unvermeidlich mit dem Alter auftreten.
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Mayr und seine Kollegen experimentierten mit dem Ascaris-Wurm Caenorhabditis elegans, einem traditionellen und etwas legendären Modellorganismus in der Biologie. Dies ist das erste Tier, für das das Genom entschlüsselt und eine vollständige Karte der Neuronen des Nervensystems erstellt wurde. Darüber hinaus könnte der Spulwurm in naher Zukunft das erste Lebewesen sein, das zum Mars reist. Es ist wichtig, dass C. elegans ungefähr die gleiche Anzahl von Genen wie der Mensch hat, daher wird es in der Genforschung häufig verwendet.
"Ascaris ist ein ausgezeichnetes Thema für Alterungsstudien, da diese Würmer nur drei Wochen leben und während dieser Zeit deutliche Anzeichen einer altersbedingten Welke zeigen", erklärt die Erstautorin der Studie, Caroline Heintz. "Zum Beispiel verlieren sie Muskelmasse, ihre Fortpflanzungsfunktion nimmt ab, ihr Immunsystem verschlechtert sich und sogar Falten treten auf ihrer Haut auf."
Da die Wurmzellen transparent sind, konnten die Wissenschaftler einzelne Gene mit fluoreszierenden Proteinen markieren und in Echtzeit beobachten, wie sich der Spleißprozess mit zunehmendem Alter des Spulwurms ändert. Innerhalb von fünf Tagen konnte das Team nicht nur Personen in der Population identifizieren, bei denen das Spleißen länger als andere normal war, sondern auch die Lebensdauer jedes Wurms anhand der Dynamik dieser Änderungen genau vorhersagen.
„Dies ist ein wirklich interessantes Ergebnis, das darauf hindeutet, dass wir eines Tages möglicherweise Spleißen als Biomarker verwenden können, um frühe Zeichen des Alterns zu erkennen“, sagt Heinz. Aber nicht nur das machte die Wissenschaftler glücklich, es gab auch ein anderes wichtiges Ergebnis.
Anschließend entwickelten die Forscher ein System von diätetischen Einschränkungen, das, wie frühere Arbeiten gezeigt haben, das Leben von Würmern (und nicht nur) verlängern kann. Infolgedessen blieb der Prozess des Spleißens von Spulwürmern ständig auf dem "jugendlichen" Niveau und änderte sich nicht mit dem Alter.
Im letzten Schritt konzentrierte sich das Team auf ein separates Element des Spleißprozesses, das als Spleißfaktor 1 (SFA-1) bekannt ist. Es ist Teil des Spleißosoms, einer massiven Molekülstruktur, die direkt an der Entfernung nichtkodierender RNA-Regionen beteiligt ist. Es stellte sich heraus, dass eine Erhöhung des SFA-1-Spiegels in Zellen das Leben von Ascaris verlängert. Diese Entdeckung ist besonders wichtig, da ein ähnliches Element im Spleißmechanismus beim Menschen vorhanden ist.
"Diese erstaunlichen Ergebnisse zeigen, dass verändertes RNA-Spleißen eines der Hauptzeichen des Alterungsprozesses sein kann", sagt Mayr. "Unsere Arbeit eröffnet ein völlig neues Forschungsgebiet, das uns helfen könnte, zu verstehen, wie wir das Leben verlängern und gesund bleiben können."
Weitere Informationen über die Arbeit amerikanischer Wissenschaftler finden Sie in einem Artikel in der Zeitschrift Nature.
