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Hallmark of Ageing: Epigenetische Veränderungen

Epigenetik bestimmt das Schicksal unserer Zellen

Jede unserer Zellen trägt die gleiche Erbinformation in sich. Trotzdem wächst aus einer befruchteten Eizelle ein Organismus mit so verschiedenen Zelltypen wie Knochenzellen, Nervenzellen, Blutkörperchen, Muskelzellen und Hautzellen heran. Dies kommt dadurch zustande, dass in verschiedenen Zelltypen unterschiedliche Gene aktiv sind: So findet man beispielsweise Gene, die nur in Nervenzellen aktiv sind und diesen ihre charakteristischen Eigenschaften verleihen. Andere Gene sind in Hautzellen aktiv, wieder andere vor allem in Muskel- oder Knochenzellen. Welche Gene in einer Zelle aktiv sind bestimmt also, was für eine Zelle es ist und was sie kann.

Epigenetische Marker steuern die Aktivität von Genen

Die Baupläne für alle Proteine, die unsere Zellen am Laufen halten, sind in der DNA gespeichert.  Damit die DNA besser in den Zellkern passt, windet sie sich um Histon-Proteine, die ihr Struktur verleihen und sie kompakter machen. Dicht verpackte Gene werden in der Regel nicht abgelesen. In Bereichen, in denen die DNA nur locker verpackt ist, können die Gene hingegen abgelesen und die entsprechenden Proteine dann in der Zelle hergestellt werden. 

Gesteuert wird das Ein- und Ausschalten von Genen durch das Anbringen oder Entfernen epigenetischer Marker. Diese können entweder an der DNA selbst oder an den Histonen, über die die DNA verpackt ist, angebracht werden. Diese Marker steuern, ob die DNA dicht verpackt oder gut zugänglich ist.

Das Epigenom verändert sich beim Altern

Mit zunehmendem Alter verändern sich diese für die Funktion von Zellen so wichtigen Marker. Das hat zur Folge, dass Gene, die eigentlich stillgelegt sein sollten, wieder aktiv werden oder dass wichtige Proteine nicht mehr produziert werden. Den betroffenen Zellen fehlen dann Bestandteile für wichtige Prozesse, ohne die sie nicht mehr richtig funktionieren.

Die epigenetische Uhr misst unser biologisches Alter

Die epigenetischen Marker an unserer DNA, das sog. Epigenom, verändert sich beim Altern. Forscher:innen können diese Veränderungen als Werkzeug nutzen, um unser biologisches Alter zu berechnen - das sich durchaus deutlich von unserem chronologischen Alter unterscheiden kann, d.h. dem Alter, das sich aus unserem Geburtsdatum ergibt.

Diese „epigenetische Uhr“ misst Stellen, an denen an der DNA eine kleine chemische Substanz (Methyl-Gruppe) angehängt wurde. Werden wir älter, verändert sich das Vorkommen dieser Methyl-Gruppen nach einem vorhersehbaren Muster. Verglichen mit dem durchschnittlichen Muster in der jeweiligen Altersgruppe können die Forscher:innen so das biologische Alter einer Person bestimmen – ein guter Anhaltspunkt dafür, wie schnell oder langsam jemand altert.

Unser biologisches Alter ist veränderbar

Epigenetische Uhren werden bereits in Anti-Alterns-Studien eingesetzt. So kann man sie nutzen, um zu messen, wie wirksam eine getestete Behandlung darin ist, das Altern zu verlangsamen oder umzukehren. Durch die Entwicklung epigenetischer Uhren konnte erstmals gezeigt werden, dass unser biologisches Alter veränderbar ist.