Artikel zur Langlebigkeit

Forscher konzentrieren sich auf Gene, die mit Langlebigkeit verbunden sind

das Genom der Fruchtfliege ermöglicht es Forschern, weitere Gene zu identifizieren, die mit der Lebensdauer zusammenhängen
  • Ungefähr 25 % der Lebenserwartung werden durch die Genetik bestimmt, wir kennen jedoch noch nicht alle Gene, die mit der Langlebigkeit verbunden sind. 

  • Die Untersuchung des Fruchtfliegengenoms hat zur Identifizierung weiterer Langlebigkeitsgene geführt. 

  • Die gleiche Variante des Langlebigkeitsgens hatte bei Männern und Frauen unterschiedliche Auswirkungen.

Dieser Artikel wurde im Clemson University Newsstand veröffentlicht: 

Wissenschaftler gehen davon aus, dass etwa 25 Prozent der Unterschiede in der menschlichen Lebensspanne genetisch bedingt sind – der Rest wird durch Umwelt- und Lebensstilfaktoren bestimmt. Doch sie kennen noch nicht alle Gene, die zu einem langen Leben beitragen.

Eine am 5. März 2020 in PLoS Biology veröffentlichte Studie quantifizierte die Variation der Lebensspanne im Genom der Fruchtfliege und lieferte wertvolle Erkenntnisse für die Erhaltung der Gesundheit älterer Menschen – einem immer größer werdenden Teil der Bevölkerung. Der Artikel mit dem Titel „Kontextabhängige genetische Architektur der Lebensspanne von Drosophila“ ist der Höhepunkt einer zehnjährigen Forschung der Genetiker Trudy Mackay und Robert Anholt von der Clemson University.

Es bleibt schwierig, die genetischen Grundlagen für die Lebensspanne beim Menschen zu klären, daher führen Forscher ihre Experimente mit Modellsystemen durch. Mackay, Inhaber des Self Family Endowed Chair of Human Genetics, ist einer der weltweit führenden Experten für das Drosophila melanogaster-Modell (auch bekannt als die gemeine Fruchtfliege), das ein hervorragendes Modell für die vergleichende Analyse menschlicher Krankheiten und des Alterns darstellt. Etwa 70 Prozent des Fruchtfliegengenoms haben ein menschliches Gegenstück.

„Die Fliegenlinien sind repräsentativ für eine natürliche Population und sehr vielfältig. In diesen Linien sind mehr als zwei Millionen Varianten erfasst“, sagte Mackay, der die Studie mit sequenzierten Inzuchtlinien des Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel (DGRP) durchführte. .

In ihrem Experiment verwendeten Mackay und ihr Team die DGRP-Linien und eine aus diesen Fliegenlinien abgeleitete Outbred-Population, um Unterschiede in der Lebensdauer männlicher und weiblicher Fliegen zu untersuchen, die in drei unterschiedlichen Temperaturumgebungen (18, 25 und 28 Grad Celsius) gezüchtet wurden.

Dabei untersuchten sie, welche Gene und Varianten mit einer längeren Lebensdauer verbunden sind und ob diese Gene und Varianten bei Männern und Frauen und in verschiedenen Umgebungen gleich sind.

Eine Variante, bei der es sich um eine Veränderung einer einzelnen DNA-Base des DNA-Codes einer Person handelt, wird als Mutation in eine Population eingeführt. Die Gesetze der natürlichen Selektion besagen, dass Varianten mit günstigen Eigenschaften überleben und an nachfolgende Generationen weitergegeben werden, Varianten mit schädlichen Auswirkungen hingegen nicht.

Nach einer quantitativen genetischen Analyse der Lebensspanne und der Mikroumgebungsvarianz der Lebensspanne in der DGRP-Linie stellten die Forscher fest, dass die genetische Architektur der Lebensspanne kontextabhängig ist. Dieselben Gene und Varianten hatten unterschiedliche Auswirkungen bei Männern und Frauen und auch unterschiedliche Auswirkungen, je nachdem, bei welcher Temperatur sie gezüchtet wurden.

Laut Mackay ist das Verständnis von Varianten viel komplexer, als die wissenschaftliche Gemeinschaft bisher angenommen hat, und betonte, dass die Unterschiede zwischen Männern und Frauen besonders überraschend seien.

„Wenn die durchschnittliche Lebensdauer einer Variante bei Frauen verlängert wurde, war sie bei Männern kürzer“, sagte Mackay, Direktor des Clemson's Center for Human Genetics in Greenwood, South Carolina. „Dies ist ein Beispiel für die sogenannte antagonistische Pleiotropie, was bedeutet, dass dieselbe Variante entgegengesetzte Auswirkungen auf verschiedene Merkmale hat. In diesem Fall handelt es sich um dasselbe Merkmal, aber seine Auswirkungen sind bei Männern und Frauen entgegengesetzt.“

Dies sei von Bedeutung, sagte Mackay, da theoretisch vorhergesagt wurde, dass Varianten mit gegensätzlichen unterschiedlichen Auswirkungen bei Männern und Frauen in natürlichen Populationen erhalten bleiben und zu Schwankungen in der Lebensspanne führen würden. Allerdings wurden bisher keine experimentellen Beispiele für solche Varianten beobachtet.

Mackay und ihr Team kamen in ihrer Studie zu einem weiteren wichtigen Ergebnis. Von allen Genen, die sie als mit einer längeren Lebensdauer verbunden identifizierten, überlappten 1.008 mit Genen, die zuvor von anderen Forschern als solche identifiziert wurden, die Fruchtfliegen wegen einer längeren Lebensdauer ausgewählt hatten.

„Wir waren sehr erfreut, als wir herausfanden, dass, obwohl die Lebensspanne ein sehr kompliziertes Merkmal ist, das durch die Variation einer großen Anzahl von Genorten verursacht wird, was für die meisten komplexen Merkmale zutrifft, die Anzahl gemeinsamer Genorte eine völlig endliche Zahl ist.“ Wir können uns also vorstellen, mit der nächsten Stufe fortzufahren und ein Gen nach dem anderen und in Kombination zu untersuchen“, sagte Mackay.

Ein Großteil dieser Forschung wurde von Mackay und ihrem Team durchgeführt, als sie Fakultätsmitglied an der North Carolina State University war. Sie kam im Juli 2018 zur Clemson University.

Diese Studie wurde im März 2020 in PLoS Biology veröffentlicht.



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