Das Abfallentsorgungssystem des Gehirns versagt mit zunehmendem Alter – und Forscher wissen jetzt warum
Das Gehirn verfügt über ein eingebautes System zur Beseitigung beschädigter Proteine. Mit zunehmendem Alter wird dieses System zunehmend beeinträchtigt – und Forschende haben nun einen wahrscheinlichen Auslöser identifiziert: Oxidativer Stress schaltet die molekularen Scheren aus, die die Abfallentsorgung am Laufen halten.
In jeder Zelle werden Proteine ständig hergestellt, genutzt und wieder abgebaut. Der Abbau ist dabei ebenso wichtig wie die Produktion. Beschädigte oder überschüssige Proteine werden mit einem kleinen Molekül namens Ubiquitin markiert – gewissermaßen eine gelbe Flagge, die signalisiert: Das muss weg. Eine zelluläre Entsorgungsmaschine namens Proteasom erkennt dieses Signal und zerlegt das Protein in wiederverwendbare Bestandteile.
Die Scheren, die das gesamte System regulieren
Das Ubiquitin-System funktioniert jedoch in beide Richtungen. Es gibt nicht nur Enzyme, die Ubiquitin an Proteine anheften, sondern auch solche, die es wieder entfernen. Diese werden als Deubiquitylasen bezeichnet. Sie regulieren, welche Proteine tatsächlich abgebaut werden und welche verschont bleiben. Ohne diese Feinabstimmung läuft die Abfallentsorgung entweder auf Hochtouren oder kommt völlig zum Erliegen. Eine neue Studie, die über Fight Aging veröffentlicht wurde, zeigt nun, dass oxidativer Stress – eine Form von molekularem Rost, der sich mit dem Alter ansammelt – diese Deubiquitylasen im alternden Gehirn schädigt.
Oxidativer Stress entsteht, wenn reaktive Sauerstoffmoleküle, sogenannte freie Radikale, Schäden im Inneren von Zellen verursachen. Junge Zellen reparieren diese Schäden noch recht effizient. Doch im Laufe der Jahre häufen sich die Schäden schneller an, als sie behoben werden können – besonders im Gehirn, das große Mengen an Energie verbraucht und daher vergleichsweise hohe Mengen freier Radikale produziert. Die Erkenntnis, dass Deubiquitylasen für diese Schäden besonders anfällig sind, ist neu und möglicherweise von erheblicher Bedeutung.
Was das für Demenz und Gehirnalterung bedeutet
Die Ansammlung beschädigter Proteine ist ein Kennzeichen nahezu aller neurodegenerativen Erkrankungen: Bei Alzheimer sind es Beta-Amyloid und Tau, bei Parkinson Alpha-Synuclein. Die hartnäckige Frage lautete stets: Warum schafft es die Zelle nicht, diese Proteine rechtzeitig zu beseitigen? Diese Forschungsarbeit deutet auf eine mögliche Ursache weiter oben im System hin – nicht die Entsorgungsmaschine selbst ist defekt, sondern die Regulatoren, die die Markierungen verwalten.
Ob eine Wiederherstellung der Deubiquitylase-Aktivität die Neurodegeneration verlangsamen oder verhindern könnte, wurde bislang noch nicht getestet. Der Weg vom Mechanismus zur Therapie ist stets weit. Doch die Identifizierung eines spezifischen Enzyms als Schwachstelle gibt Forschenden etwas Konkretes an die Hand – und wirft die Frage auf, ob dieser Signalweg ein lohnenswertes Ziel für weitere Untersuchungen darstellt.