Forschung

Altern ist ein komplexer Prozess, der durch die genetische Konstitution eines Organismus und seine Umwelt beeinflusst wird. Warum fast alle Organismen altern, versteht man noch nicht vollständig, und über Möglichkeiten diesen Prozesse zu verlangsamen, ist noch weitaus weniger bekannt. Ein besseres Verständnis der biologischen Grundlagen des Alterns ist von großer Bedeutung, da die Prävalenz mit dem Alter assoziierter Erkrankungen in immer älter werdenden Gesellschaften zunimmt.

Mit dem Alter wird eine Reihe biologischer Prozesse zur Qualitätskontrolle beschädigt, unter anderem die für die Kontrolle der Proteinqualität. Proteine sind die „molekularen Maschinen“ in allen Zellen, komplexe Strukturen, die richtig gefaltet sein müssen, damit sie ihre Funktion ausüben können. Eine Vielzahl von Support-Proteinen stellt die richtige Proteinfaltung sicher, und zur Gewährleistung einer Proteinqualitätskontrolle stehen zahlreiche Abbauwege zur Verfügung. Dieses Proteinhomöostase-Netzwerk verliert während des Alterns eines Organismus seine Funktion und die toxische Fehlfaltung der Proteine verursacht zahlreiche mit dem Alter assoziierte Erkrankungen wie Alzheimer-Demenz und Parkinson.

Wir implementieren derzeit eine Reihe genetischer Untersuchungsverfahren (Forward Genetics) zur Identifizierung von Mechanismen, welche die Alterungsrate modulieren. Wir möchten die biologischen Grundlagen unter Anwendung molekularer und biochemischer Methoden verstehen. Frühere Arbeiten haben den metabolischen Hexosaminsignalweg als neuartigen Regulator der Proteinqualitätskontrolle und des Alterns von Organismen aufgedeckt. Jetzt untersuchen wir die Rolle, die dieser Signalweg spielt, anhand von Säugetierzellen und Mäusen genauer. Darüber hinaus möchten wir verschiedene strukturelle Aspekte der Regulierung über den Hexosaminsignalweg erforschen.

Unsere Vision ist es, zunächst die biologischen Prozesse zu bestimmen, die das Altern von Organismen modulieren, und diese dann auf der molekularen Ebene im Detail zu verstehen. Wir haben es hier mit einem faszinierenden Thema der Grundlagenforschung zu tun, da die Biologie des Alterns von Natur aus multidisziplinär ist und damit zu einem besseren Verständnis verschiedener biologischer Prozesse beiträgt. Gleichzeitig ermöglicht die Altersforschung auch Einblicke in Mechanismen altersbedingter Erkrankungen und kann den Weg für therapeutische Interventionen, die unsere Gesundheit während des Alterns möglicherweise verbessern, ebnen.

Um unseren wissenschaftlichen Fragestellungen auf den Grund zu gehen, arbeiten wir mit einer Reihe biologischer Tools: Unser „Arbeitspferd“ ist der Modellorganismus Caenorhabditis elegans, den wir genetisch untersuchen, um neuartige, für das Altern relevante Genorte zu finden. Anschließend analysieren wir diese Mechanismen auf der molekularen Ebene und in Gewebekulturen von Säugetieren. Schließlich testen wir unsere Ergebnisse in vivo anhand von Mausmodellen zur Neurodegeneration. Der Einsatz dieser breiten Palette an Tools, welche die Nematodentransgenese, das CRISPR/Cas9-System, biochemische Verfahren und transgene Mausmodelle einschließt, erlaubt uns die Erforschung der biologischen Grundlagen des Alterns, die im Verlauf der Evolution konserviert wurden und daher wahrscheinlich für die Gesundheit des Menschen relevant sind.

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