Molekulares Altern und biochemische Altersschätzung

Proteinalterung und Lebensaltersschätzung

Das Altern des Menschen findet auf verschiedenen Ebenen statt und betrifft auch Proteine, die für die strukturelle und funktionelle Integrität des Organismus von großer Bedeutung sind. In Abhängigkeit von der Struktur eines Proteins können bestimmte Aminosäuren vulnerabel sein, u. a. Asparagin- (Asn) und Asparaginsäurereste (Asp). Hier können spontan (d. h. nicht-enzymatisch) Veränderungen in Form einer Deamidierung von Asn sowie einer Isomerisierung und Razemisierung von Asp auftreten. Diese Veränderungen führen mit zunehmendem Lebensalter zu einer Akkumulation von D-Asparaginsäure in permanenten Proteinen, d. h. in Proteinen, die früh angelegt und dann nicht mehr ausgetauscht werden und mit dem Organismus altern. Vereinfachend und plakativ könnte man sagen: Je älter der Mensch wird, desto mehr D-Aminosäuren enthalten seine Proteine. Die genannten Aminosäurenmodifikationen haben wesentliche Folgen für die strukturelle und funktionelle Integrität der betroffenen Proteine und dürften eine bedeutende Rolle im Rahmen des "molekularen Alterns" und sog. "Alterserkrankungen" spielen.

In bestimmten Proteinen, u. a. in Dentin, ist der Zusammenhang zwischen dem Ausmaß der Akkumulation von D-Asparaginsäure und dem Lebensalter so eng, dass er zur Altersschätzung unter forensischen Fragestellungen (Schätzung des Lebensalters nicht identifizierter Leichen, Altersschätzung bei lebenden Erwachsenen) genutzt werden kann (u. a. Ritz et al. 1990, 1993, 1995, Ritz-Timme 1999, Ritz-Timme et al. 2000a, 2000b).

Andererseits lässt die Untersuchung der genannten Proteinmodifikationen in aufgereinigten Proteinen Rückschlüsse auf deren Turnover zu: Ist die Beziehung zwischen der Akkumulation von D-Asparaginsäure und dem Lebensalter des Gesamtorganismus sehr eng, kann daraus gefolgert werden, dass das Protein langlebig bzw. permanent ist, also keinen relevanten Turnover zeigt. Dies konnte etwa für Osteocalcin (Ritz et al. 1996) und für Elastin in der Haut (Ritz-Timme et al. 2003a), in den Ligg. flava (Ritz-Timme et al. 2003b), in Arterienwänden (Dobberstein et al. 2010) und in elastischem Knorpel (Matzenauer et al. 2013) gezeigt werden.

Unsere "AAR-Arbeitsgruppe" entwickelt neue biochemische Verfahren zur Altersschätzung auf dem Boden altersbedingter Proteinveränderungen und ist beteiligt an grundlagenwissenschaftlichen Projekten zur molekularen Alterung. 

Sollten Sie an Forschungskooperationen interessiert sein, kontaktieren Sie bitte:

TelefonMail
Univ.-Prof. Dr. med. Stefanie Ritz-Timme0211 / 81 19385ritz-timme@med.uni-duesseldorf.de
Dr. rer. nat. Alexandra Reckert0211 / 81 19388alexandra.reckert@med.uni-duesseldorf.de

Bestimmung des DNA-Methylierungsmusters als Möglichkeit der forensischen Altersschätzung

In den vergangenen Jahren ist die sogenannten Epigenetik vermehrt in den Fokus wissenschaftlichen Interesses gelangt. Die Epigenetik beschreibt Faktoren, welche Einfluss auf die Aktivität von Genen haben, aber keine direkten Veränderungen des Gens (also im Sinne einer Mutation) sind. Einige dieser Veränderungen treten im Laufe des Lebens eines Menschen altersabhängig auf. Hierzu gehören auch Veränderungen im Methylierungsmuster an bestimmten Stellen der DNA, den sog. CpG islands. Da die Untersuchung des Methylierungsgrades von DNA prinzipiell an jedem Material möglich ist, welches kernhaltige Zellen enthält, stellt die Methoden einen höchst interessanten Ansatz zur Altersschätzung dar, da sie grundsätzlich sowohl an lebenden, als auch an verstorbenen Personen durchgeführt werden könnte und das evtl. mit minimal invasiver Probennahme.

Unser Projekt sieht vor, aus bislang publizierten Daten eine optimierte, epigenetische Alterssignatur speziell für forensisch-medizinische Zwecke zu entwickeln. Weiter soll ein Untersuchungsessay für diese Alterssignatur entwickelt werden, welcher geeignet ist für die Untersuchung von biologischem Spurenmaterial, insbesondere Blut, und auch für die Untersuchung von Wangenschleimhautabstrichen. Diese neu entwickelte, molekulare Methode zur forensischen Altersschätzung soll dann mit den bislang etablierten, morphologischen und molekularen, Methoden verglichen werden.

Kooperation:

Das Projekt stellt eine Kooperation mit dem Helmholzt-Institut for Biomedical Engineering an der Medizinischen Hochschule der RWTH Aachen (Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. W. Wagner) dar und wird gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft. 

TelefonMail
Dr. rer. nat. Barbara Koop0211 / 81 19360barbara.koop@med.uni-duesseldorf.de
Dr. med. Felix Mayer0211 / 81 19365felix.mayer@med.uni-duesseldorf.de
Dr. rer. nat. Alexandra Reckert0211 / 81 19388alexandra.reckert@med.uni-duesseldorf.de
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