Wie sich die Genregulation im Laufe des Lebens verändert

Forscher der Universität zu Köln haben herausgefunden, dass mit steigendem Alter die Koordination zwischen grundlegenden zellulären Prozessen verloren geht.

Die Genregulation in unseren Zellen, also die Entscheidung, wann welche Proteine für die verschiedenen Prozesse der Zelle hergestellt werden, ist streng reguliert. Schon länger wurde vermutet, dass diese Regulation im Laufe des Alterns schlechter wird. Wie genau sich die Regulation der individuellen Prozesse und vor allem die Koordination zwischen den Prozessen verändert, war bisher aber unklar.

Prof. Andreas Beyer und sein Team vom Exzellenzcluster für Alternsforschung CECAD der Universität zu Köln konnte nun mit einem mathematischen Modell zeigen, dass die Regulation von Genen, die am gleichen Prozess in der Zelle arbeiten, sich im Laufe des Lebens relativ wenig ändert. Im Gegensatz dazu wird aber die Koordination zwischen verschiedenen zellulären Prozessen immer schlechter. Die Studie „Loss of coordination between basic cellular processes in human aging“ wurde in „Nature Aging” veröffentlicht.

Die Wissenschaftler untersuchten altersbedingte Änderungen der Genregulation in acht verschiedenen menschlichen Geweben in der Altersspanne von 20 bis 80 Jahren, wofür sie mehrere tausend Datensätze aus drei verschiedenen Datenbanken zusammenführten. Durch Anwendung ihres Modells auf diese Daten untersuchten die Wissenschaftler, inwiefern sich das Netzwerk der Genregulation im Laufe des Alterns ändert. Erstaunlicherweise stellten sie fest, dass die Steuerung der meisten Gene auch im Alter nicht schlechter wird.

„Unsere Studie zeigt, wie wichtig es ist, nicht nur einzelne Gene und deren Auswirkung auf das Altern zu untersuchen, sondern einen Schritt zurückzugehen und das Zusammenspiel und die Kommunikation zwischen den verschiedenen Prozessen zu betrachten“, sagt die Erstautorin Dr. Ana Carolina Leote. Beyer resümiert: „Das Altern wirkt sich auf die gesamte Zelle aus. Um diese Veränderungen wirklich zu verstehen, müssen wir alle Gene gleichzeitig mithilfe von Computermodellen, die wir auf große Datensätze anwenden, untersuchen.“

Als nächstes möchte das Team solche Modelle für die Proteine generieren, die in den Genen codiert sind. Das ist deutlich komplexer, weil aus einem Gen gleich mehrere verschiedene Proteine gemacht werden können.