Milder mitochondrialer Stress verlängert die Lebensspanne von Würmern
Ein geringes Maß an zellulärem Schaden in den energieproduzierenden Organellen kann die Lebensspanne verlängern. Das klingt zunächst paradox – doch neue Forschung an Würmern zeichnet den molekularen Signalweg nach, der hinter diesem Effekt steckt. Er führt über einen unerwarteten Akteur: ein Protein, das normalerweise an der Nervenreparatur beteiligt ist.
Mitochondrien produzieren ATP, den Treibstoff der Zellen. Als Nebenprodukt dieses Prozesses entsteht Superoxid, ein reaktives Sauerstoffmolekül, das zelluläre Strukturen schädigen kann. Dennoch ist seit einiger Zeit bekannt, dass ein moderater Anstieg des mitochondrialen Superoxids die Lebensspanne in mehreren Modellorganismen verlängert. Die Studie, erschienen in Redox Biology, zeichnet den Signalweg nach, über den dieser Effekt beim Fadenwurm Caenorhabditis elegans wirkt.
Die Forschungsgruppe arbeitete mit Würmern, denen das Gen sod-2 fehlt, das normalerweise Superoxid abbaut. Diese Würmer weisen erhöhte Superoxid-Spiegel auf und leben länger. Mithilfe von RNA-Sequenzierung – einer Methode, die misst, welche Gene aktiv sind – stellte das Team fest, dass Gene der angeborenen Immunabwehr und der Kutikula-Bildung deutlich stärker exprimiert wurden. Das legt nahe, dass Mitochondrien den Zellkern über eine Signalkette informieren und so das Wartungsverhalten der Zelle verändern.
Eine Kinase aus der Nervenreparatur als Schlüsselspieler
Das Team suchte anschließend systematisch nach Kinasen – Proteinen, die andere Proteine aktivieren –, die für die verlängerte Lebensspanne der sod-2-Würmer notwendig sind. Dabei identifizierten die Forscher 25 Kandidaten. Eine davon, die Kinase MAK-2, beeinflusste die Lebensspanne gezielt in sod-2-Würmern, ohne die normale Lebensspanne anderer Würmer zu verändern. MAK-2 wird üblicherweise mit der Axon-Regeneration nach Nervenverletzungen in Verbindung gebracht – sein Auftauchen in einem Longevity-Signalweg kam daher unerwartet. Die Forscher konnten eine Signalkette über SEK-3, PMK-3, MAK-2 und CEBP-1 nachverfolgen.
Was bedeutet das für die Alternsforschung?
Diese Arbeit wurde an Würmern durchgeführt und lässt sich nicht direkt auf den Menschen übertragen. Milder mitochondrialer Stress als lebensverlängernder Mechanismus – bekannt als Mitohormesis – ist jedoch ein aktives Forschungsfeld der Alternsforschung. Zu verstehen, welche Signalwege diesen Effekt ermöglichen, ist ein notwendiger Schritt auf dem Weg zu möglichen therapeutischen Ansatzpunkten. Dieser Schritt ist hier getan; bis zu einer klinischen Anwendung bleibt der Weg allerdings weit.
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- mitohormesis lifespan extension
- mitochondria-to-nucleus signalling
- reactive oxygen species aging