Dienstag, Juli 23, 2024

Unsterblich Episode 9: Telomere, die Enden der Chromosomen

In Episode 9 der Serie „Unsterblich“ erklärt Biochemikerin Renée Schroeder, wie Telomere nicht nur den Schlüssel zur Unsterblichkeit, sondern auch zu einem gesunden, längeren Leben in sich tragen könnten.

Die Information über unseren Bauplan ist bekanntlich in DNA (Desoxyribonukleinsäure) verpackt und hat die wunderschöne Form einer Doppelhelix. Die Doppelhelix ist weiter verpackt und rund um Proteine (Eiweißmoleküle) gewickelt, welche Histone heißen. Weiters ist die DNA des Menschen nicht ein einem einzigen Stück, sondern in 23 unterschiedliche Stücke verteilt. Diese einzelnen Stücke heißen Chromosome. Wir haben also 23 Chromosome mal 2, weil wir diploid sind, was so viel bedeutet, dass wir einen doppelten Chromosomensatz haben, einen Satz von der Mutter und einen Satz vom Vater.

DNA und Chromosome

Bildquelle: https://www.differencebetween.com/difference-between-chromatin-and-vs-nucleosome/

Die DNA besteht aus 2 langen Ketten, und die Information liegt in der Reihenfolge von 4 Bausteinen, den Basen, genannt Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin. Die beiden Ketten sind über Wasserstoffbrücken (1) miteinander verbunden und dreht sich um eine Achse, welche durch die Helix zieht. Dann wickelt sie sich um die Histone und immer weiter bis sie fest verpackt ist.

DNA-Verdoppelung

Wenn sich die Zelle teilen will, muss sie vorher ihre DNA verdoppeln, damit jede Tochterzelle eine identische Kopie der beiden Chromosomensätze erhält. Diese DNA-Verdoppelung nennt man Replikation oder DNA-Synthese. Dabei wird die Doppelhelix aufgewunden und von jedem Strang wird eine Kopie gemacht. Dann entstehen aus einem Doppelstrang zwei identische DNA-Doppelstränge, von denen ein Strang neu und einer alt ist.

Bei der DNA-Verdoppelung gibt es ein Problem an den Enden

Die Maschine, welche die DNA abschreibt, genannt DNA-Polymerase, kann keine Synthese beginnen, ohne dass bereits ein kleines Stück vorgegeben ist; dieses kleine Stück nennt man Primer und besteht aus RNA (Ribonukleinsäure). Diese wird dann abgebaut und bewirkt, dass bei jeder Verdoppelung der DNA am Anfang ein Stückchen fehlt. Das bedeutet weiters, dass bei jeder Zellteilung die DNA an den Enden kürzer wird, wenn dieses kleine Ende nicht extra verlängert wird. Und bei unseren normalen Körperzellen, genannt somatische Zellen, ist es auch so. Bei jeder Zellteilung werden die Enden kürzer.

Die Evolution hat eine Lösung gefunden: es werden an den Enden der DNA-Ketten (Chromosomen) kurze repetitive Sequenzen angehängt: die heißen Telomere. Und die Enzyme, welche diese Enden herstellen heißen Telomerasen. Für die Entdeckung dieser Enzyme gab es 2009 den Nobelpreis für Lis Blackburn, Carol Greider und Jack Szostak.

© 2009 THE NOBEL COMMITTEE FOR PHYSIOLOGY OR MEDICINE / ANNIKA RÖHL (AUSSCHNITT)

Telomerase | Das Enzym Telomerase setzt am Ende des Chromosoms an. Es besteht aus einem Protein und einer RNA-Sequenz. Letztere dient als Vorlage für die Synthese von Telomer-DNA

Telomere und Unsterblichkeit

Ohne Telomerase würden die Zellen nach vielen Zellteilungen an den Enden wichtige Informationen verlieren und sterben. Unsere somatischen Zellen haben dieses Problem auch, weil das Gen für die Telomerase ausgeschalten ist. Es gibt Ausnahmen: unsere Stammzellen haben immer die Telomerase aktiv und können sich dann auch ewig teilen. Sie werden dadurch „Unsterblich“, weil ihre Telomere nicht kürzer werden. Kehrseite der Medaille: auch Krebszellen schalten die Telomerase ein um sich extrem lang weiter teilen zu können.

Auf einen guten Artikel möchte ich hinweisen: „verkappt zur Unsterblichkeit“ (2).

Telomerlänge und Lebenserwartung

Es wird noch spannender! Menschen haben unterschiedlich lange Telomere und es gibt eine Hypothese, die zu stimmen scheint, dass man aus der Länge der Telomere abschätzen kann welche Lebenserwartung ein Mensch noch vor sich hat.

Mit zunehmendem Alter nimmt die Länge der Telomere ab, was zur Zellalterung beiträgt. Jüngste Erkenntnisse belegen, dass die Telomerlänge von Leukozyten und Skelettmuskelzellen positiv mit einem gesunden Lebensstil korrelieren und umgekehrt mit dem Risiko verschiedener altersbedingter Krankheiten, darunter Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Fettleibigkeit, Diabetes, chronische Schmerzen und Stress, die Telomere kürzer sein können. In Beobachtungsstudien wurde festgestellt, dass ein höheres Maß an körperlicher Aktivität oder sportlicher Betätigung mit längeren Telomerlängen in verschiedenen Bevölkerungsgruppen in Zusammenhang steht, und Sportler neigen dazu, längere Telomerlängen zu haben als Nichtsportler. Dieser Zusammenhang ist besonders bei älteren Menschen offensichtlich, was darauf hindeutet, dass körperliche Aktivität eine Rolle bei der Bekämpfung der typischen altersbedingten Verkürzung der Telomerlänge spielt. Eindeutig sind diese Befunde jedoch noch nicht bewiesen. Auch wurde festgestellt, dass Stress zu einer rascheren Verkürzung der Telomere führt.

Diese Telomeregeschichte zeigt wiederum, dass doch ein signifikanter Anteil unserer Gesundheit im Alter von unserer Lebensweise abhängt. Die Länge der Telomere scheint auch vererbbar zu sein, aber eben nicht nur zu einem Teil.

Also bewegt Euch!!! Wenn Ihr lange gesund bleiben wollt!


  1. Die Wasserstoffbrücke ist eine geniale Sache. Darüber mache ich sicher eine eigene Episode: weil sie so wichtig ist. Die Eigenschachten der Wasserstoffbrücke bestimmen so ziemlich alles was in der Biologie stattfindet.
  2. https://www.spektrum.de/news/nobelpreise-2009-verkappt-zur-unsterblichkeit/1009938#

Autor

  • Renée Schroeder

    Renée Schroeder ist eine der führenden Biochemikerinnen Europas. Als Wittgenstein-Preisträgerin lehrte sie an der Universität Wien. Heute lebt sie auf dem Salzburger Leierhof und beschäftigt sich mit wilden Kräutern, die sie verarbeitet. Für ZackZack beschreibt sie die ebenso folgenreichen wie weitgehend unbekannten Entwicklungen der technischen Eingriffe in die Grundlagen unseres Lebens - bis hin zur Abschaffung des Alterns.

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