Zusammenhang zwischen mitochondrialer DNA-Reparatur und Krankheiten

Europäische Wissenschaftler untersuchten die physiologische und pathophysiologische Rolle mitochondrialer DNA (mtDNA), um insbesondere zu klären, wie durch mtDNA-Reparatur Krankheiten entstehen können.

Gesundheit

Mitochondrien sind Organellen, die die Energieproduktion in der Zelle übernehmen und eine eigene DNA besitzen. mtDNA kodiert hauptsächlich für Proteinuntereinheiten der mitochondrialen Atmungskette und Transfer-RNA-Moleküle. Mutationen in mtDNA können verschiedene Krankheiten auslösen und auch normales Altern und Neurodegeneration beschleunigen. Allerdings ist noch zu wenig über die mtDNA-Reparaturmechanismen bekannt. Schwerpunkt des EU-finanzierten Projekts MITODSBR (The role of mitochondrial DNA double-strand break repair in human disease and normal ageing) war daher der molekulare Mechanismus der mtDNA-Reparatur und dessen funktionelle Rolle bei menschlichen Krankheiten. So untersuchte man die DNA-Replikation nach DNA-Schäden, die durch oxidativen Stress entstehen. Wie sich zeigte, kann das mtDNA-Replikationssystem bestimmte Arten von mtDNA-Schäden nicht beheben. MITODSBR enthüllte nun eine weitere DNA-Polymerase (PrimPol) in Säugermitochondrien, die das mtDNA-Replisom vor bestimmten oxidativen Schäden schützt. Andere Arten oxidativer Schädigungen verhinderten jedoch die weitere Aktivität der mitochondrialen Replikationsmaschinerie. So stellt offenbar der durch oxidativen Stress ausgelöste Stopp der mtDNA-Replikation die erste Phase eines DNA-Schadens dar. DNA-Deletionen, die bei neurodegenerativen Erkrankungen beobachtet werden, könnten durch große Mengen reaktiver Sauerstoffspezies in den Mitochondrien zustande kommen und den Krankheitsverlauf beschleunigen. In einem weiteren Projektabschnitt wurden mitochondriale Proteine isoliert, die mit aktiv replizierenden mtDNA interagieren. Die weitere Charakterisierung dieser Proteine wird ihre genaue Funktion im DNA-Stoffwechsel und bei der Einbindung in die mtDNA Reparatur aufzeigen. Insgesamt bestätigt MITODSBR, dass Schäden an mitochondrialer DNA Krankheitsursachen sein können, was neue therapeutische Möglichkeiten eröffnet.

Schlüsselbegriffe

Mitochondriale DNA, Reparatur, Alterung, Neurodegeneration, DNA-Schäden, PrimPol, oxidativer Stress

The role of mitochondrial DNA double-strand break repair in human disease and normal ageing

Zusammenhang zwischen mitochondrialer DNA-Reparatur und Krankheiten

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