Ein neues Mausmodell, das zur Untersuchung der mitochondrialen DNA-Replikation entwickelt wurde, ermöglicht Einblicke in Mechanismen mitochondrialer Erkrankungen und den Alterungsprozess.

Unsere Zellen gewinnen die für alle biologischen Prozesse benötigte Energie in ihren eigenen Kraftwerken, der Zellorganelle Mitochondrion. Im Gegensatz zu fast allen anderen Zellorganellen besitzen Mitochondrien ihr eigenes genetisches Material, die mitochondriale DNA (mtDNA), deren genaue Synthese ein essentieller Prozess ist, um die richtige mitochondriale Funktion sicherzustellen. Das Protein MGME1 (Mitochondrial Genome Maintenance Exonuclease 1) ist verantwortlich für die richtige Synthese von mtDNA. Kürzlich wurde berichtet, dass einige Patienten mit Mitochondriendysfunktion Mutationen im MGME1-Gen tragen, was zu schweren Krankheitssymptomen wie Skelettmuskelschwund, Herzmuskelerkrankungen, Atemnot, geistiger Behinderung und anderen Krankheiten führt.

Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns in Köln schufen ein Mausmodell, dem MGME1 fehlt und mit dem sie das Protein und die Folgen seiner Fehlfunktion charakterisieren können. Sie entdeckten, dass, wie bei Menschen mit mitochondrialer Erkrankung, das Fehlen des MGME1-Proteins bestimmte Gewebe unterschiedlich beeinflusst. Während die Funktion von Muskel- und Gehirnzellen oft schwer gestört ist, bleiben andere Organe fast vollständig gesund. Diese Gewebespezifität als Folge von mitochondrialen Störungen ist jedoch kaum verstanden. Die Wissenschaftler hoffen, dass sie mit diesem neuen Mausmodell ein wichtiges Werkzeug für zukünftige Forschungen gefunden haben, um den Mechanismus mitochondrialer Krankheiten zu verstehen.

Bei der Analyse der Mäuse ohne dem MGME1 Protein entdeckten die Wissenschaftler auch ein mitochondriales Phänomen, das sie von einem anderen Mausmodell mit schweren Alterungssymptomen, der Mutator-Maus, kennen. Mutator-Mäuse akkumulieren charakteristische mitochondriale DNA-Fragmente, die auch bei MGME1-Dysfunktion entstehen. Über Jahre wurde diskutiert, ob diese Fragmente charakteristisch für das Altern sind. Das neue MGME1-Mausmodell weist jedoch keine frühen Alterungssymptome auf, wodurch dieses Phänomen als Kennzeichen für das Altern nicht mehr in Frage kommt.

Diese Erkenntnisse sind nur die Spitze eines Eisbergs. Das neue Mausmodell wird helfen, offene Fragen in der Alternsforschung zu lösen und bietet die Grundlage für zukünftige Studien zu mitochondrialen Erkrankungen. Schließlich ermöglicht ein besseres und detaillierteres Verständnis, Heilmittel und Behandlungen zu finden.


Den Artikel finden Sie unter:

https://www.age.mpg.de/de/oeffentlichkeitsarbeit/neuigkeiten/detail/eine-maus-fuer-zwei/

Quelle: Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns (06/2018)


Publikation:
Stanka Matic, Min Jiang, Thomas J. Nicholls, Jay P. Uhler, Caren Dirksen-Schwanenland, Paola Loguercio Polosa, Marie-Lune Simard, Xinping Li, Ilian Atanassov, Oliver Rackham, Aleksandra Filipovska, James B. Stewart, Maria Falkenberg, Nils-Göran Larsson, Dusanka Milenkovic
Mice lacking the mitochondrial exonuclease MGME1 accumulate mtDNA deletions without developing progeria
https://www.nature.com/articles/s41467-018-03552-x