Molekularer Schalter entscheidet, wie stressresistent und langlebig die Fruchtfliege ist

Neues aus der Forschung

Meldung vom 05.06.2019

Fruchtfliegen ohne den Transkriptionsfaktor Ets21c leben unter stressarmen Bedingungen länger, sterben bei Stress jedoch früher / Veröffentlichung in Fachzeitschrift „Cell Reports“


190606-1830_medium.jpg
 
Das Bild zeigt Aufnahmen des hinteren Mitteldarms einer erwachsenen Drosophila.
Juliane Mundorf, Colin D. Donohoe, Colin D. McClure, Tony D. Southall, Mirka Uhlirova
Ets21c governs tissue renewal, stress tolerance, and aging in the Drosophila intestine
Cell Reports 2019, 27:1-15
DOI: 10.1016/j.celrep.2019.05.025


Ein internationales Forschungsteam hat herausgefunden, dass die Regeneration von Zellen im Darm der Fruchtfliege Drosophila durch den Transkriptionsfaktor Ets21c beeinflusst wird. In einem gemeinsamen Projekt unter der Leitung von Professorin Dr. Mirka Uhlirova kooperierte das Exzellenzcluster für Alternsforschung CECAD der Universität zu Köln mit dem Labor von Dr. Tony Southall am Imperial College London zu den genetischen Grundlagen des bekannten Modellorganismus. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift „Cell Reports“ veröffentlicht.

Das Überleben und die Fitness von multizellulären Organismen wie der Fruchtfliege hängen auch von ihrer Fähigkeit ab, ihre Gewebe ständig zu erneuern. Das ist besonders wichtig für Gewebe, die dauerhaft Umwelteinflüssen ausgesetzt sind und von ihnen herausgefordert werden – wie beispielsweise das Epithel an der Innenseite unseres Verdauungstrakts. Das Darmepithel ist hauptsächlich für die Nährstoffaufnahme und -verdauung verantwortlich, dient aber auch als selektive Barriere, die Krankheitserreger und toxische Substanzen daran hindert, in den Körper einzudringen. Uhlirova erklärt: „Der Darm erneuert sich durch Stammzellen, die sich vermehren und differenzieren. So erhalten sie während der gesamten Lebensdauer eines Organismus die Funktion und Integrität des Gewebes. Schleichen sich Fehlfunktionen in die Stammzellen ein, funktioniert dieser Prozess nicht mehr reibungslos. Gewebe können degenerieren oder Krebs kann sich entwickeln.“

Die Studie eröffnet neue Einblicke in die molekularen Grundlagen dieser regenerativen Prozesse sowohl unter günstigen als auch unter Stressbedingungen. Dadurch können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Verhältnis von Stressresistenz und Langlebigkeit eines Organismus besser verstehen.

In diesem Verhältnis spielen Transkriptionsfaktoren eine besondere Rolle. Dies sind Proteine, die direkt an die DNA binden und die Expression spezifischer genetischer Informationen bestimmen. In dem Experiment war das Protein Ets21c erhöht aufzufinden, wenn die Fruchtfliege in einer Belastungssituation war, etwa bedingt durch Stress, bakterielle Infektionen oder Alterung. Wieso die Fliege diesen Transkriptionsfaktor in einer solchen Situation hochregulierte, blieb jedoch ein Rätsel.

Dr. Juliane Mundorf von der Arbeitsgruppe Uhlirovas bei CECAD und ihre Kollegen und Kolleginnen schalteten daher die Funktion von Ets21c entweder in der gesamten Fruchtfliege oder gezielt in Stamm- oder differenzierten Zellen des Darmepithels ab, um die Wechselwirkung zwischen Stress und dem Protein zu erforschen. Überraschenderweise entwickelten sich die Fliegen ohne Ets21c normal und lebten sogar länger als die Kontrollorganismen, bei denen der Transkriptionsfaktor nicht ausgeschaltet war – jedoch nur unter „stressfreien“ Bedingungen. „Sobald die genetisch veränderten Fliegen Stress ausgesetzt wurden, zeigte der Ets21c-Mangel seine dunkle Seite“, sagt Mirka Uhlirova. „Fliegen ohne Ets21c starben unter Stress viel schneller. Das Darmgewebe erwachsener Fliegen benötigt also Ets21c, um sich zu regenerieren und Stresstoleranz auszubilden.“

Die Autorinnen und Autoren haben gezeigt, dass Ets21c die ständige Erneuerung des Darmepithels fördert, indem es die Vermehrung von Stammzellen anregt und den Abbau älterer Zellen koordiniert. Außerdem stellte sich heraus, dass der Transkriptionsfaktor mit der Lebensdauer der Fliege zusammenhängt. Uhlirova erklärt: „Während ein Verlust von Ets21c die Erneuerung verlangsamt – was für die Lebensdauer von Vorteil sein kann – macht es die Fliegen anfälliger für Stress, da sie das beschädigte Gewebe nicht regenerieren können. Zu viel Ets21c hingegen beschleunigt den Gewebeumsatz, was zu Überwucherung und vorzeitiger Alterung führt.“



Der Transkriptionsfaktor Ets21c und das Signalnetz, in dem es arbeitet, sind evolutionär von Fliegen zu Säugetieren erhalten geblieben. Das bedeutet, dass Stresssignalwege, an denen Transkriptionsfaktoren vom Typ Ets beteiligt sind, auch beim Menschen die Erneuerung im Epithelgewebe steuern könnten. In zukünftigen Studien wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Mechanismen genauer untersuchen, die das Niveau und die Aktivität von Ets21c kontrollieren. Außerdem wollen sie herausfinden, ob auch andere Gewebe neben dem Darm den Transkriptionsfaktor benötigen, um sich zu regenerieren und auf Stress zu reagieren.


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw-online


News der letzten 7 Tage

www.biologie-seite.de 15 Meldungen

Meldung vom 26.06.2019

Kein Platz für Wölfe

Wölfe lösen beim Menschen gleichermaßen Angst und Faszination aus. Das Raubtier wird bei Nutztierhaltern, J ...

Meldung vom 25.06.2019

Studie: Spinat-Extrakt führt zu Leistungssteigerungen im Sport

Ein Extrakt aus Spinat kann einer internationalen Studie unter Beteiligung der Freien Universität Berlin zufo ...

Meldung vom 25.06.2019

Forscher der Humboldt-Universität entschlüsseln, wie Blütenpflanzen ihren Stoffwechsel drosseln

Artikel im Wissenschaftsjournal eLife erschienen.

Meldung vom 25.06.2019

Upcycling in Symbiose: Von „minderwertigen“ Substanzen zu Biomasse

Forschende entdecken den ersten bekannten schwefeloxidierenden Symbionten, der rein heterotroph lebt.

Meldung vom 25.06.2019

Nicht nur der Wind zeigt den Weg

Wenn der südafrikanische Dungkäfer seine Dungkugel vor sich her rollt, muss er den Weg möglichst präzise k ...

Meldung vom 25.06.2019

Rätsel um Ursprung der europäischen Kartoffel gelöst

Woher stammt die europäische Kartoffel? Pflanzen, die im 19. Jahrhundert auf einer Expedition des britischen ...

Meldung vom 24.06.2019

Molekulare Schere stabilisiert das Zell-Zytoskelett

Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI in Villigen haben erstmals die Struktur wichtiger Enzyme in menschl ...

Meldung vom 24.06.2019

Solarium für Hühner - Wie sich der Vitamin-D-Gehalt von Eiern erhöhen lässt

Viele Menschen leiden unter einem Vitamin-D-Mangel. Das kann brüchige Knochen und ein erhöhtes Risiko für A ...

Meldung vom 21.06.2019

Genom der Weisstanne entschlüsselt: Baumart für den Wald der Zukunft

Die Weisstanne ist eine wichtige Baumart im Hinblick auf den Klimawandel. Um sie besser erforschen zu können, ...

Meldung vom 21.06.2019

Künstliche Intelligenz lernt Nervenzellen am Aussehen zu erkennen

st es möglich, das Gehirn zu verstehen? Noch ist die Wissenschaft weit von einer Antwort auf diese Frage entf ...

Meldung vom 21.06.2019

Pilz produziert hochwirksames Tensid

Forschungsteam der Friedrich-Schiller-Universität Jena entdeckt im Bodenpilz Mortierella alpina eine bisher u ...

Meldung vom 20.06.2019

Zufall oder Masterplan

Gemeinsame Pressemitteilung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und des Max-Planck-Instituts für Ev ...

Meldung vom 20.06.2019

Systeme stabil halten

Sowohl die Natur als auch die Technik sind auf integrierende Feedback-Mechanismen angewiesen. Sie sorgen dafü ...

Meldung vom 19.06.2019

Wie sich Bakterien gegen Plasmabehandlung schützen

Angesichts von immer mehr Bakterien, die gegen Antibiotika resistent werden, setzt die Medizin unter anderem a ...

Meldung vom 19.06.2019

Natürliches Insektizid schadet dem Grasfrosch nicht

Forschungsteam der Universität Tübingen prüft Alternative zu künstlichen Insektiziden als Mittel zur Stech ...


21.05.2019
Namenlose Fliegen
03.05.2019
Eine Frage der Zeit
24.04.2019
Kraftwerk ohne DNA

06.03.2019
Bindung mit Folgen
16.01.2019
Plötzlich gealtert

19.12.2018
Baum der Schrecken
07.11.2018
Plastik im Fisch
28.09.2018
Gestresste Pflanzen

13.08.2018
Wie Vögel lernen

15.06.2018
Primaten in Gefahr
24.05.2018
Störche im Aufwind
06.06.2019
Kenne Deinen Fisch!
06.06.2019
Leben ohne Altern
06.06.2019
Lebensraum Käse
06.06.2019
Domino im Urwald
06.06.2019
Trend-Hobby Imker
06.06.2019
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung