MicroRNA miR-1 beeinflusst Proteinaggregation und Muskelfunktion während des Alterns

Im Rundwurm C. elegans lassen sich neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und Huntington erforschen. (Hier markiert ist eine Untereinheit der vATPase.) ©Kawamura/Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns, 2021

miR-1-Verlust führt zu verbesserter Beweglichkeit in einem Wurm-Modell für die Huntington-Krankheit

Caenorhabditis elegans ist ein etabliertes Tiermodell für altersassoziierte neurodegenerative Erkrankungen, wie Alzheimer, Parkinson und Huntington. In diesem Modell lassen sich sowohl toxische Proteinaggregation als auch alternsbedingte Bewegungseinschränkung untersuchen. Einem Forscherteam um Adam Antebi vom Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns ist es nun gelungen, die Proteinaggregation durch die Entfernung einer bestimmten microRNA namens miR-1 in verschiedenen neurodegenerativen Krankheitsmodellen von C. elegans zu reduzieren. Sie konnten zeigen, dass diese microRNA eine Rolle bei der Funktion der Lysosomen - dem "Magen der Zelle" - spielt und auch die Muskelfunktion während des Alterns beeinflusst.

MicroRNAs sind kurze RNAs, die die Genexpression regulieren. Die Kölner Forschenden haben nun eine bestimmte microRNA, genannt miR-1, untersucht. Diese microRNA ist in Muskelgeweben von Würmern und Säugetieren angereichert. Aus früheren Studien wussten die Forscher, dass sich die Expression von miR-1 mit dem Alterungsprozess verändert.

"Wir waren an der Rolle von miR-1 im Alterungsprozess interessiert. Als wir jedoch miR-1 in C. elegans entfernten, konnten wir keinen großen Effekt feststellen. Deshalb untersuchten wir ein neurodegeneratives Krankheitsmodell von C. elegans, welches die Huntington-Krankheit simuliert, indem es Proteinaggregate in den Zellen auslöst", erklärt Kazuto Kawamura, einer der Erstautoren der Studie.

Bewegliche Würmer

Als die Forschenden miR-1 in den Würmern entfernten, beobachteten sie in diesem neurodegenerativen Krankheitsmodell weniger Proteinaggregation im Vergleich zu Würmern mit normaler miR-1-Expression. Da miR-1 in Muskeln vorkommt, untersuchten die Forschenden die Beweglichkeit der Würmer. "Die Würmer ohne miR-1 waren deutlich mobiler als ihre Artgenossen. Da der Rückgang der Muskelfunktion ein typisches Merkmal des Alterns ist, war das für uns sehr interessant", erklärt Adam Antebi. "Wir haben uns deshalb genauer angeschaut, welche Gene durch miR-1 reguliert werden."

Reduktion von Protein-Aggregaten

Die Forschenden fanden heraus, dass Proteine der v-ATPase von miR-1 reguliert werden. v-ATPasen befinden sich auf Lysosomen, die als Verdauungssystem der Zellen fungieren und auch Proteinaggregate abbauen. "Dank eines großartigen Teams aus meinem Labor, bestehend aus Isabelle Schiffer, Birgit Gerisch, Kazuto Kawamura, Raymond Laboy und Orsolya Symmons, konnten wir eine direkte Verbindung zwischen der microRNA und den Lysosomen zeigen. Das könnte erklären, warum wir in diesen Würmern weniger Proteinaggregate finden", sagt Antebi. "Das Lysosom ist auch an vielen Signalwegen in der Zelle beteiligt, die zum Beispiel das Zellwachstum oder die Zellteilung steuern. In Zukunft wird es interessant sein, zu untersuchen, ob miR-1 auch diese Prozesse beeinflusst."

Originalveröffentlichung:
Isabelle Schiffer, Birgit Gerisch, Kazuto Kawamura, Raymond Laboy, Jennifer Hewitt, Martin Sebastian Denzel, Marcelo A Mori, Siva Vanapalli, Yidong Shen, Orsolya Symmons, Adam Antebi
miR-1 coordinately regulates lysosomal v-ATPase and biogenesis to impact proteotoxicity and muscle function during aging
eLife July 2021

Erfahren Sie mehr über die Forschung in der Abteilung von Adam Antebi.

 

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