Forschende des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns in Köln sind der Antwort auf die Frage, was diese geheimnisvollen circRNAs tun, einen Schritt näher gekommen: Eine von ihnen trägt zum Alterungsprozess in der Fruchtfliege bei.
Ribonukleinsäure, oder RNA, ist Teil unseres genetischen Codes und in jeder Zelle unseres Körpers vorhanden. Die bekannteste Form der RNA ist ein einzelner linearer Strang, dessen Funktion gut erforscht ist. Es gibt aber auch eine andere Art von RNA, die so genannte "zirkuläre RNA" oder circRNA, die eine Endlosschleife bildet, die sie stabiler und weniger anfällig macht.
CircRNAs sammeln sich mit zunehmendem Alter im Gehirn an; dennoch sind
die biologischen Funktionen der meisten circRNAs nicht bekannt und
stellen für die wissenschaftliche Gemeinschaft ein Rätsel dar. Jetzt
sind Forschende des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns in
Köln der Antwort auf die Frage, was diese geheimnisvollen circRNAs tun,
einen Schritt näher gekommen: Eine von ihnen trägt zum Alterungsprozess
in der Fruchtfliege bei.
Carina Weigelt und andere Forschende der
Gruppe um Linda Partridge, Direktorin am Max-Planck-Institut für
Biologie des Alterns, untersuchten an Fruchtfliegen die Rolle der
circRNAs im Alterungsprozess. Die Ergebnisse wurden in der
wissenschaftlichen Zeitschrift Molecular Cell veröffentlicht. "Dies ist
einzigartig, denn es ist nicht sehr gut verstanden, was circRNAs tun,
insbesondere nicht im Zusammenhang mit dem Altern. Niemand hat sich
bisher mit circRNAs im Kontext der Langlebigkeit befasst", sagt Carina
Weigelt, die den Großteil der Studie durchgeführt hat. Sie fährt fort:
"Jetzt haben wir eine circRNA identifiziert, die die Lebensdauer von
Fruchtfliegen verlängern kann, wenn wir sie erhöhen, und sie wird durch
Insulinsignale reguliert". Eine spezifische circRNA beeinflusst die Lebensspanne über den Insulinsignalweg
Der
Insulinweg reguliert Alterung, Stoffwechsel, Reproduktion und Wachstum
bei Würmern, Fliegen und Menschen. Wird dieser Weg durch verschiedene
Methoden blockiert, zum Beispiel durch den Einsatz genetisch veränderter
Fliegen, denen das Insulin fehlt, leben die Fliegen länger. Aber es ist
nicht bekannt, wie genau dies geschieht. Die Wissenschaftler glauben
nun, dass ein Teil der Antwort bei den circRNAs liegen könnte. Sie
fanden eine spezifische circRNA, circSulfatfrei (circSfl) genannt, die
sich im Vergleich zu anderen circRNAs anders verhielt. CircSfl wurde in
den langlebigen Fruchtfliegen, denen Insulin fehlte, im Vergleich zu
normalen Fliegen in viel höheren Konzentrationen hergestellt. Wenn
Fliegen genetisch so manipuliert wurden, dass sie einen höheren
circSfl-Spiegel aufwiesen, lebten diese Fliegen auch länger. Diese
Ergebnisse zeigen, dass circSfl nicht nur von Insulin abhängig ist -
circSfl selbst kann auch die Lebensdauer von Fruchtfliegen direkt
beeinflussen.
In den Zellen werden die notwendigen Proteine, die
der Körper für alle möglichen Funktionen benötigt, aus normalen linearen
RNAs hergestellt, aber im Allgemeinen nicht aus zirkulären RNAs. Wieder
fanden die Wissenschaftler einen weiteren Unterschied zwischen circSfl
und anderen zirkulären RNAs: Ein Protein wird tatsächlich aus circSfl
hergestellt. Die genaue Funktion dieses Proteins ist nicht bekannt, aber
Carina Weigelt sagt: "Das circSfl-Protein ist ähnlich, aber nicht
identisch mit dem klassischen Sfl-Protein, das von der linearen Sfl-RNA
stammt. Wir wissen nicht genau, wie das circSfl-abgeleitete Protein die
Alterung beeinflusst, aber vielleicht interagiert es mit ähnlichen
Proteinen wie das reguläre Sfl-Protein“.
Zirkuläre RNAs auch im Säugetiergehirn
Was
bedeutet das für die Alternsforschung? Carina Weigelt sagt: "Wir wollen
verstehen, wie das Altern funktioniert und warum die Fliegen, denen
Insulin fehlt, langlebig sind. Es scheint, dass einer der Mechanismen
circSfl ist. Wir wollen nun den Alterungsprozess weiter untersuchen,
indem wir andere zirkuläre RNAs auch in anderen Tieren untersuchen. Da
sich zirkuläre RNAs auch im Säugetiergehirn ansammeln, haben diese
Befunde höchstwahrscheinlich auch wichtige Auswirkungen auf den
Menschen.
Quelle: Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns (06/2020)
Publikation: An insulin-sensitive circular RNA that regulates lifespan in Drosophila. Weigelt CM, Sehgal R, Tain LS, Cheng J, Eßer J, Pahl A, Dieterich C, Grönke S and Partridge L. Mol Cell 2020.