Artikel zur Langlebigkeit

Neue hochpräzise „Alterungsuhr“ misst das biologische Alter mit Transkriptomik

Neue hochpräzise „Alterungsuhr“ misst das biologische Alter mit Transkriptomik
  • Veränderungen am Transkriptom, also am gesamten Satz von Boten-RNA-Molekülen, die Proteine ​​aus genetischem Material synthetisieren, stehen im Zusammenhang mit der biologischen Alterung.

  • Mit zunehmendem Alter kommt es zu einem Verlust der Transkriptionsregulation, wodurch sich der Bauplan für die Proteinsynthese verändert.

  • Diese Studie kommt zu dem Ergebnis, dass die Messung transkriptomischer Veränderungen die biologische Alterung von Würmern genau vorhersagen kann.

Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht:

Forscher der Universität zu Köln haben am Modellorganismus Caenorhabditis elegans eine „Alterungsuhr“ entwickelt, die das biologische Alter eines Organismus direkt aus seiner Genexpression, dem Transkriptom, abliest. Der Bioinformatiker David Meyer und der Genetiker Professor Dr. Björn Schumacher, Direktor des Instituts für Genomstabilität bei Alterung und Krankheit am Exzellenzcluster CECAD für Altersforschung und am Zentrum für Molekulare Medizin Köln (CMMC), beschreiben ihr sogenanntes BiT-Alter (binarisiert). transkriptomische Alterungsuhr) im Artikel „BiT-Alter: Eine transkriptombasierte Alterungsuhr nahe der theoretischen Genauigkeitsgrenze“ in Alternde Zelle.

Wir alle kennen das chronologische Alter – unser Alter seit der Geburt. Das biologische Alter kann jedoch teilweise erheblich davon abweichen. Jeder altert anders. Wissenschaftler können Alterungsuhren nutzen, um das biologische Alter eines Organismus zu bestimmen. Bisher basierten Alterungsuhren wie Horvaths epigenetische Uhr auf dem Muster von Methylierungen, kleinen chemischen Gruppen, die sich an die DNA binden und sich mit dem Alter verändern. Mithilfe des Transkriptoms berücksichtigt die neue Uhr die Reihe von Genen, die aus der DNA (Boten-RNA) abgelesen werden, um Proteine ​​für die Zelle herzustellen.

Bisher galt das Transkriptom als zu komplex, um das Alter anzuzeigen. Manchmal transkribieren Gene besonders viel mRNA, manchmal weniger. Daher war es bisher nicht möglich, präzise Alterungsuhren auf Basis der Genaktivität zu entwickeln. Der neue Ansatz von Meyer und Schumacher nutzt einen mathematischen Trick, um die Unterschiede in der Genaktivität zu beseitigen. Die binarisierte Alterungsuhr des Transkriptoms teilt Gene in zwei Gruppen ein – „ein“ oder „aus“ – und minimiert so hohe Variationen. Dies macht das Altern anhand des Transkriptoms vorhersehbar. „Überraschenderweise ermöglicht dieses einfache Verfahren eine sehr genaue Vorhersage des biologischen Alters, die nahe an der theoretischen Genauigkeitsgrenze liegt.“ „Vor allem funktioniert diese Alterungsuhr auch im hohen Alter, das bisher schwer zu messen war, weil die Variation der Genaktivität dann besonders groß ist“, sagt Meyer.

Das BiT-Alter basiert ausschließlich auf etwa 1.000 verschiedenen Transkriptomen von C. elegans, deren Lebensdauer genau bekannt ist. Modellorganismen wie der Nematode ermöglichen einen kontrollierbaren Blick auf den Alterungsprozess. Dadurch können Biomarker entdeckt und die Auswirkungen äußerer Einflüsse wie UV-Strahlung oder Ernährung auf die Langlebigkeit untersucht werden.

Die neue Alterungsuhr ermöglicht es Forschern, die Pro- und Anti-Aging-Effekte von Genvarianten und verschiedenen externen Faktoren im Nematoden bereits in jungen Jahren genau vorherzusagen. Die Alterungsuhr zeigte auch, dass Gene der Immunantwort sowie der Signalübertragung in Neuronen für den Alterungsprozess von Bedeutung sind. „Mit BiT age lässt sich auch das menschliche Alter schnell und mit sehr hoher Genauigkeit vorhersagen.“ Die Messung des biologischen Alters ist wichtig, um den Einfluss von Umwelt, Ernährung oder Therapien auf den Alterungsprozess und die Entstehung altersbedingter Krankheiten zu bestimmen. Diese Uhr könnte daher breite Anwendung in der Alterungsforschung finden. „Da das BiT-Alter rein auf der Genaktivität basiert, kann es grundsätzlich auf jeden Organismus angewendet werden“, erklärte Schumacher.

Diese Studie wurde veröffentlicht in Alternde Zelle im März 2021.



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