TELOMERASE: das Enzym, das die Zeit zurückdreht

Telomerase

Telomere sind DNA- und Proteinstrukturen an den Enden der Chromosomen, die aus kleinen, sich tandemartig wiederholenden Nukleotidsequenzen bestehen (5′-TTAGGG-3′ beim Menschen). Ihre Bedeutung liegt in ihrer Fähigkeit, die DNA zu stabilisieren und zu verhindern, dass sich Chromosomen um sich selbst wickeln oder an ihren Enden rekombinieren, was zum Zelltod führen würde.

Das Telomer spielt eine entscheidende Rolle bei der Verhinderung des Informationsverlustes während der Chromosomenduplikation, da die DNA-Polymerase nicht in der Lage ist, das Chromosom bis zu seinem Ende zu replizieren. Bei jeder DNA-Verdoppelung und der anschließenden Zellteilung verkürzen sich die Telomere allmählich, aber ihre ursprüngliche Länge wird durch ein wichtiges Enzym namens Telomerase wiederhergestellt.

Seneszenz

Beim Menschen ist die Telomerase nur während der Embryonalentwicklung, in den Stammzellen und in der erwachsenen Keimbahn aktiv. Man schätzt, dass sich Telomere mit jedem Replikationszyklus um 50 bis 200 Basenpaare verkürzen.

Wenn eine kritische Mindestlänge der Telomere erreicht ist, werden zelluläre Signale ausgelöst, die dazu führen, dass die Zellen in die replikative Seneszenz eintreten, d. h. in eine Phase, in der die Zellproliferation dauerhaft gestoppt wird. Seneszente Zellen bleiben stoffwechselaktiv, aber ihre Genexpression ist verändert, und folglich verlangsamen sich ihre Teilungszyklen.

Studien und Forschung

Mehrere Studien wurden durchgeführt, um den Zusammenhang zwischen Telomerase Aktivität und Alterung zu verdeutlichen. Zu diesem Zweck wurde die Telomerlänge von Chromosomen aus Zellen von Personen im Alter zwischen 0 und 93 Jahren im Labor (mit Hilfe von Nukleasen) verändert. Die Ergebnisse dieser Experimente zeigten einen deutlichen Zusammenhang zwischen der Proliferationsaktivität und dem Alter.

Normalerweise ist die Proliferation in den Zellen junger Menschen größer, aber das Überraschende war sicherlich der Nachweis einer Korrelation zwischen Replikationsfähigkeit und Telomerlänge, die für die gesamte Altersspanne der Probanden gilt. Dies deutet darauf hin, dass sich Zellen mit verkürzten Telomeren experimentell weniger vermehren als Zellen mit längeren Telomeren.

Diese Beobachtungen unterstützen die Hypothese, dass die Telomerlänge ein Biomarker für die Alterung menschlicher Körperzellen ist. Da sich Telomere bei jeder Zellteilung verkürzen, wirken sie wie molekulare Uhren und zeigen an, wie oft sich die Zelle geteilt hat.

SIRT1 und Telomerase

Heute suchen zahlreiche Forschungslabors nach Möglichkeiten, die biologische Uhr zurückzusetzen, um die Chromosomenenden in eukaryontischen Zellen zu verlängern und so den Alterungsprozess zu verlangsamen. In diesem Zusammenhang gibt es zahlreiche Studien, die zeigen, wie die Expression von SIRT1 die Integrität des Genoms und seine Stabilität erhalten kann.

Eine Studie hat insbesondere gezeigt, wie sich SIRT1 auf die Aufrechterhaltung der Telomerlänge auswirken kann, indem sowohl der Verlust der SIRT1-Funktion als auch die Zunahme der Funktion bei Mäusen mit SIRT1-Überexpression analysiert wurde. Die Überexpression von SIRT1 in Mäusen führt zu einer Verringerung der mit der Zellteilung und der Gewebealterung verbundenen Telomer-Erosion, während die Deletion von SIRT1 den gegenteiligen Effekt hat.

Die positiven Auswirkungen von SIRT1 auf die Telomerlänge treten ohne negative Auswirkungen auf die Integrität der Telomere auf. Diese Ergebnisse wurden durch andere Studien bestätigt, die ebenfalls die positiven Auswirkungen von SIRT1 auf die Telomerase-Aktivität und die Reaktion auf DNA-Schäden zeigen.

Aber wie können wir die Sirtuin-Produktion beim Menschen erhöhen oder wiederherstellen und damit die Telomerase reaktivieren? Durch den Verzehr von Polyphenolen.