Hallmark of Ageing: Schäden an der DNA
Unser Erbgut ist ständig in Gefahr
Die DNA in jeder unserer Zellen wird rund 100.000 Mal beschädigt—jeden Tag. Das ist durchschnittlich mehr als ein Schaden pro Sekunde! Da wir aus über 1013 Zellen bestehen, summiert sich dies auf die unglaubliche Zahl von 1018 Schäden, die unsere DNA jeden Tag erleidet – also eine 1 mit 18 Nullen. Schäden an unserer DNA entstehen zum Beispiel durch UV-Licht oder natürliche und künstlichen Stoffe, die wir mit unserer Nahrung aufnehmen.
Je besser die DNA-Reparatur, desto länger die Lebensspanne
Unter den Säugetieren leben die Arten, die die wenigsten Schäden ansammeln, am längsten. Dazu zählen z.B. Pferde oder auch der Nacktmull. Wir Menschen sind dabei vor allem in unserer Jugend am besten darin, Schäden zu reparieren (Abbildung 2). Trotzdem werden DNA-Schäden mit der Zeit in unseren Zellen immer weniger gut repariert und sammeln sich an. Sie sind eine der Hauptursachen für das Altern.
DNA-Reparatur ist sehr komplex
DNA-Schäden können sehr verschieden sein: Die DNA kann einreißen (Einzelstrangbruch), durchbrechen (Doppelstrangbruch) oder durch chemische Reaktionen verändert werden. Für jede Art von Schaden steht ein darauf spezialisierter Reparaturprozess bereit. Mehr als 150 Gene sind dabei beteiligt. Welcher Reparaturprozess wann aktiviert wird und wie diese Prozesse zusammenarbeiten steht im Fokus unserer Forschung. Dazu hat Mainz das deutschlandweit größte Forschungsnetzwerk auf diesem Gebiet aufgebaut.
Bleibende DNA-Schäden tragen zum Altern bei
Zellen mit einem Genom, das nicht mehr repariert werden kann, teilen sich nicht weiter. Sie sterben ab oder werden „seneszent“—ein Zustand in dem sie im Körper Entzündungen auslösen und andere Zellen in ihrer Funktion stören. Das treibt den Alterungsprozess voran. Wenn Gene mit wichtigen Funktionen in der Zelle beschädigt werden, können die daraus entstehenden Mutationen auch zu Krebs führen und zu anderen altersbedingten Krankheiten wie Alzheimer beitragen.
Wie wichtig die Rolle der DNA-Reparatur beim Altern ist, zeigt sich in Krankheiten, bei denen Patienten sehr viel schneller altern. Zu diesen Erkrankungen, die als Progerien bezeichnet werden, zählen beispielsweise das Werner-Syndrom und das Hutchinson-Gilford-Progerie-Syndrom. Bei diesen Krankheiten sind DNA-Reparaturgene defekt oder die Struktur der DNA ist gestört. Patienten zeigen bereits im jungen Alter (weniger als 30 Jahre) Symptome in vielen Organen und Geweben, wie z.B. der Haut und dem Herzen, wie sie sonst nur ab einem Alter von etwa 65 Jahren auftreten.
Gesünderes Altern durch Unterstützung der DNA-Reparatur
Wenn wir das komplexe Zusammenspiel der DNA-Reparatur besser verstehen, könnten wir die im Altern nachlassenden Reparaturprozesse unterstützen und sie so genauer und effizienter machen. Damit könnte sich das Risiko verringern, an Krebs oder Alzheimer zu erkranken. Auch Patienten, die an Progerie leiden, könnten davon profitieren, wenn defekte DNA-Reparaturwege in ihren Zellen wieder aktiviert werden könnten.
