Schnelle Alterung und Zeitmaschine: Genom des türkisfarbenen Killifish sequenziert

Es ist schwer zu glauben, dass der farbenfrohe türkisfarbene Killifisch, der in seinem Aquarium schwimmt, als Modellsystem für das Altern des Menschen dienen kann. aber es tut. Immer mehr Forscher, die sich für das Altern interessieren, arbeiten mit diesem Fisch aufgrund seiner extrem kurzen Lebensdauer, die - selbst unter optimalen Haltungsbedingungen - nicht länger als vier bis zwölf Monate dauert und sich durch schnelles Wachstum und schnelles Altern auszeichnet. In der Tat ist der Alterungsprozess von N. furzeri und Menschen haben viele Gemeinsamkeiten, beide sind Wirbeltiere. Einem internationalen Team von Wissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Alternsforschung - dem Fritz-Lipmann-Institut (FLI) - insbesondere Kathrin Reichwald, Alessandro Cellerino, Christoph Englert und Matthias Platzer - ist es nun gelungen, gemeinsam mit kooperierenden Instituten zu entschlüsseln und zu analysieren N. furzeriGenom. Dieser Meilenstein zum Verständnis der genetischen Kontrolle des Alterns beim Menschen und die Ergebnisse - zusammen mit einer Parallelstudie von Kollegen der Stanford University - wurden jetzt in der Zeitschrift veröffentlicht Zelle.

Nothobranchius-Genom öffentlich verfügbar

Entscheidend für diejenigen Forscher, die verwenden N. furzeri Als Modellsystem sind die Sequenzierung seines Genoms und eine große Anzahl von Transkriptomdaten (d. h. welche Gene während des Alterungsprozesses ein- oder ausgeschaltet werden) nun für die Forschungsgemeinschaft öffentlich verfügbar. "Die Qualität dieser Sequenz ist vergleichbar mit der vor 15 Jahren veröffentlichten ersten Sequenzierung des menschlichen Genoms, die damals die biomedizinische Forschung revolutionierte", schwärmt Matthias Platzer, Forschungsgruppenleiter am FLI und sowohl am Menschen als auch am Fisch beteiligt Genomsequenzierungsverläufe. "Vor allem in Bezug auf die Funktion von Genen sind viele Details noch unklar. Der wichtigste Grundstein für weitere genetische Analysen ist jedoch gelegt."

"Hot Spots of Aging" auf das Genom

Durch den Vergleich des Alterungsprozesses von Gehirn, Leber und Haut der Fische stellten die FLI-Forscher fest, dass die Gene, die für das Altern verantwortlich sind, in N. furzeri sind nicht zufällig verteilt, sondern konzentrieren sich auf bestimmte kleine Regionen des Genoms. "Die Entdeckung dieser alternden Brennpunkte im Genom lässt vermuten, dass die Gene in diesen Regionen in ihrer Aktivierung oder Deaktivierung irgendwie koordiniert sind", kommentiert Alessandro Cellerino. Der Neurobiologe an der Scuola Normale Superiore in Pisa, Italien, ist assoziierter Stipendiat am FLI und war vor zwölf Jahren einer der ersten, der Vorschläge unterbreitet hat N. furzeri als alterndes Modellsystem. "Zu wissen, wie altersrelevante Gene organisiert sind und wie sie (in) aktiviert werden können, kann dazu beitragen, wichtige Mechanismen zu identifizieren, die auch das Altern des Menschen regulieren", fährt Cellerino fort.

Altern als Déjà-vu

Eine andere Analyse konzentrierte sich auf die Muster der Genaktivierung während der Diapause, von denen die Embryonen N. furzeri kann während der Trockenzeit durchmachen. Erstaunlicherweise haben die Aktivierungsmuster Ähnlichkeiten mit denen, die während des Alterns beobachtet wurden: Die Proteinproduktion wird erhöht, während die Zellteilung behindert wird. Beim Altern tritt diese Genexpression vermutlich auf, um die Anhäufung von Proteinschäden zu kompensieren; Während der Diapause können die gleichen Gene aktiviert werden, um den gesamten Embryo darauf vorzubereiten, die unterbrochene Entwicklung nachzuholen und zu Beginn der Regenzeit schlüpfen zu können. Christoph Englert, Professor für Molekulargenetik an der Universität Jena und Forschungsgruppenleiter am FLI, hat mit ihm zusammengearbeitet N. furzeri jahrelang. Er erklärt: "Wir sind die Ersten, die diese Ähnlichkeiten zwischen der Aktivierung von Genen in der Diapause und dem Altern bei Wirbeltieren aufzeigen. Dies könnte ein neuer Ausgangspunkt sein, um noch älterungsrelevantere Gene zu entdecken."

N. furzeri als Zeitmaschine

Ein tiefer Blick in das Genom von N. furzeri ist vergleichbar mit Reisen in einer Zeitmaschine. An diesem kleinen Fisch können Forscher die Entwicklung von Geschlechtschromosomen beobachten, die vor 300 Millionen Jahren bei Säugetieren auftraten. Ein neues Gen zur Geschlechtsbestimmung wurde ebenfalls entdeckt. Das für das Knochenwachstum beim Menschen relevante Gen gdf6 dient als genetischer Schalter N. furzeriund verwandelte die Fischembryonen in Männchen. "Wir haben bereits angenommen, dass die Geschlechtsbestimmung ein evolutionärer junger Mechanismus ist, weil das X - und das Y - Chromosom von N. furzeri Englisch: emagazine.credit-suisse.com/app/art ... = 157 & lang = en Sieht immer noch sehr ähnlich aus ", beschreibt Kathrin Reichwald, Postdoc am FLI und Erstautorin der Studie," aber es ist eine echte Überraschung, diesen genetischen Schalter zu finden. " N. furzeriDas FLI arbeitete eng mit Manfred Schartl vom BioCenter der Universität Würzburg zusammen, einem Experten auf diesem Gebiet.

Entschlüsselung des Genoms von N. furzeri - Ein Meilenstein zum Verständnis der Genetik des Alterns

Die Reihenfolge der N. furzeri Das Genom ist ein Meilenstein für die Erforschung des menschlichen Alterns, da fast alle Gene der kleinen Fische auch beim Menschen vorhanden sind. Mit den von den FLI-Forschern zur Verfügung gestellten Daten können Wissenschaftler auf der ganzen Welt nun gezielte Mutationen festlegen, um die Relevanz einzelner Gene für das Altern zu untersuchen, um die Regulationsmechanismen besser zu verstehen und schließlich neue Ansätze für die Therapie oder Prävention des Alterns zu entwickeln Krankheiten.