Beim Altern geht es möglicherweise weniger um bestimmte „Alterungsgene“ als vielmehr darum, wie lang ein Gen ist. Viele der mit dem Altern verbundenen Veränderungen könnten auf eine verminderte Expression langer Gene zurückzuführen sein, sagen Forscher in einem am 21. März in der Zeitschrift veröffentlichten Meinungsartikel Trends in der Genetik. Ein Rückgang der Expression langer Gene mit zunehmendem Alter wurde bei einer Vielzahl von Tieren beobachtet, von Würmern bis zum Menschen, in verschiedenen menschlichen Zell- und Gewebetypen und auch bei Personen mit neurodegenerativen Erkrankungen. Mausexperimente zeigen, dass das Phänomen durch bekannte Anti-Aging-Faktoren, einschließlich einer Ernährungseinschränkung, gemildert werden kann.
„Wenn Sie mich fragen, ist dies die Hauptursache für die systemische Alterung im gesamten Körper“, sagt Co-Autor und Molekularbiologe Jan Hoeijmakers vom Erasmus University Medical Center in Rotterdam. die Universität zu Köln; und Oncode Institute/Princess Maxima Institute, Utrecht.
Die Autoren umfassen vier Forschungsgruppen aus Spanien, den Niederlanden, Deutschland und den Vereinigten Staaten, wobei jede Gruppe mit unterschiedlichen Methoden zu den gleichen Schlussfolgerungen gelangt.
Alterung ist mit Veränderungen auf molekularer, zellulärer und Organebene verbunden – von einer veränderten Proteinproduktion über einen suboptimalen Zellstoffwechsel bis hin zu einer beeinträchtigten Gewebearchitektur. Es wird angenommen, dass diese Veränderungen auf DNA-Schäden zurückzuführen sind, die durch die kumulative Exposition gegenüber schädlichen Stoffen wie UV-Strahlung oder reaktiven Sauerstoffspezies, die durch unseren eigenen Stoffwechsel erzeugt werden, entstehen.
Während sich viele Forschungen zum Thema Altern auf bestimmte Gene konzentrieren, die das Altern beschleunigen oder verlangsamen könnten, haben Untersuchungen darüber, welche Gene genau anfälliger für das Altern sind, kein klares Muster in Bezug auf die Genfunktion ergeben. Stattdessen scheint die Anfälligkeit mit der Länge der Gene zusammenzuhängen.
„Lange Zeit konzentrierte sich das Gebiet des Alterns auf Gene, die mit dem Altern in Zusammenhang stehen, aber unsere Erklärung ist, dass es viel zufälliger ist – es ist ein physikalisches Phänomen, das mit der Länge der Gene zusammenhängt und nicht mit den spezifischen beteiligten Genen oder dem Funktion dieser Gene“, sagt Co-Autor Ander Izeta vom Biogipuzkoa Health Research Institute und dem Universitätskrankenhaus Donostia, Spanien.
Es kommt im Wesentlichen auf den Zufall an; Lange Gene haben einfach mehr potenzielle Stellen, die beschädigt werden könnten. Die Forscher vergleichen es mit einem Roadtrip: Je länger die Reise, desto wahrscheinlicher ist es, dass etwas schiefgeht. Und da einige Zelltypen dazu neigen, mehr lange Gene zu exprimieren als andere, ist es wahrscheinlicher, dass diese Zellen mit zunehmendem Alter DNA-Schäden ansammeln. Zellen, die sich nicht (oder nur sehr selten) teilen, scheinen im Vergleich zu sich schnell replizierenden Zellen auch anfälliger zu sein, da langlebige Zellen mehr Zeit haben, DNA-Schäden anzusammeln, und auf DNA-Reparaturmechanismen angewiesen sind, um diese zu beheben, wohingegen Zellen, die sich schnell teilen, dazu neigen kurzlebig sein.
Da Nervenzellen bekanntermaßen besonders lange Gene exprimieren und sich zudem nur langsam oder gar nicht teilen, sind sie besonders anfällig für das Phänomen, und die Forscher verdeutlichen den Zusammenhang zwischen Alterung und Neurodegeneration. Viele der Gene, die an der Verhinderung der Proteinaggregation bei der Alzheimer-Krankheit beteiligt sind, sind außergewöhnlich lang, und pädiatrische Krebspatienten, die durch eine DNA-schädigende Chemotherapie geheilt werden, leiden später unter vorzeitiger Alterung und Neurodegeneration.
Die Autoren spekulieren, dass Schäden an langen Genen die meisten Merkmale des Alterns erklären könnten, da sie mit bekannten Alterungsbeschleunigern in Verbindung gebracht werden und weil sie mit bekannten Anti-Aging-Therapien wie Ernährungseinschränkungen (die nachweislich DNA-Schäden begrenzen) gemildert werden können ).
„Viele verschiedene Dinge, von denen bekannt ist, dass sie das Altern beeinflussen, scheinen zu dieser längenabhängigen Regulierung zu führen, zum Beispiel verschiedene Arten von Strahlung, Rauchen, Alkohol, Ernährung und oxidativer Stress“, sagt Co-Autor Thomas Stoeger von der Northwestern University.
Obwohl jedoch ein starker Zusammenhang zwischen dem Rückgang der Expression langer Gene und dem Alter besteht, müssen noch ursächliche Beweise nachgewiesen werden. „Natürlich weiß man nie, was zuerst da war, das Ei oder das Huhn, aber wir können einen starken Zusammenhang zwischen diesem Phänomen und vielen der bekannten Merkmale des Alterns erkennen“, sagt Izeta.
In zukünftigen Studien planen die Forscher, den Mechanismus und die evolutionären Implikationen des Phänomens weiter zu untersuchen und seinen Zusammenhang mit der Neurodegeneration zu untersuchen.
