Telomere – was ist das?

29 Februar, 2020
Der Alterungsprozess des menschlichen Körpers ist so kompliziert, dass die Wissenschaft noch nicht hinter all seine Geheimnisse gekommen ist. Eine wichtige Rolle kommt den Telomeren, den Enden der Chromosomen, zu.

Telomere werden die Enden der Chromosomen genannt. Es handelt sich hierbei um eines der aktuell faszinierendsten Themen der Wissenschaft. Man erhofft sich Antworten auf die großen Fragen solch komplizierter und rätselhafter Prozesse wie Alterung, Krebs oder Tod.

Entdeckt wurden die Telomere in den Dreißigerjahren durch Hermann Joseph Muller und Barbara McClintock, was beiden den Nobelpreis einbrachte. Im Jahr 2009 ging ein weiterer Nobelpreis an die Wissenschaftler Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider und Jack W. Szostak für deren erkenntnisreiche Forschung zum Thema Telomere.

Lange glaubte man, dass sich Zellen unendlich teilen könnten. Doch schließlich wurde bewiesen, dass die Anzahl der Zellteilungen begrenzt ist und die Zellen anschließend absterben. Die Länge der Telomere bestimmt, wann dieser Zeitpunkt erreicht ist und wie weit die Zellen noch davon entfernt sind abzusterben.

Was sind Telomere?

Wie wir bereits bemerkt haben, handelt es sich bei Telomeren um das äußere Ende der Chromosomen. Das Wort ist griechischen Ursprungs und bedeutet wörtlich „End-Teil„. Man könnte sie mit den von Plastik umschlossenen Enden eines Schnürsenkels vergleichen.

Die Rolle der Telomere ist so etwas wie das Schutzschild der DNA unserer Zellen. Denn ihnen ist es weitgehend zu verdanken, dass die Struktur der Chromosomen stabil bleibt. Diese Stabilität ermöglicht die Zellteilung in der Form, wie sie stattfinden sollte.

Telomere sind noch in anderer Beziehung von großer Bedeutung. Zum Beispiel verhindern sie, dass die Zellen aneinander haften, was eine lebenswichtige Funktion darstellt. Unter anderem zeigen die Telomere auch an, inwieweit der Alterungsprozess eines Organismus forgeschritten ist.

Geschlecht Chromosom

Telomere sind die Endstücke der Chromosomen.

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Telomere verstehen

Zellteilung findet konstant statt und dient dazu, Gewebe und Organe unseres Körpers zu regenerieren. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, nimmt das ein klein wenig von der Länge der Telomere, so dass diese mit der Zeit immer kürzer werden.  Sie gelangen schließlich an einen Punkt, an dem sie so kurz sind, dass sie ihrer Funktion, die DNA zu schützen, nicht mehr nachkommen können.

Wenn das geschieht, tritt die zelluläre Seneszenz ein: die Alterung ist so weit fortgeschritten, dass die Zellen aufhören sich zu teilen. Die Länge der Telomere wird in Kilo-Basenpaaren gemessen. Bei der Geburt sind sie im Schnitt 11 Kilo-Basenpaare lang; im Greisenalter sind es nur noch 4.

Die Verkürzung der Telomere und die Tatsache, dass die DNA nicht mehr geschützt werden kann, ist offensichtlich die Ursache für die Alterung und das Auftreten von altersbedingten Krankheiten.

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Telomerase und Jugend

Die Verkürzung der Telomere mit jeder neuen Zellteilung ist unvermeidbar. Nichtsdestotrotz kann dieser Prozess verlangsamt werden, und zwar durch das Enzym Telomerase. Die Telomerase ist in der Lage, die Verkürzung der Chromosomenenden zu einem gewissen Grad wieder auszugleichen.

Die Stammzellen fungieren praktisch als Hüter der Telomerase. Die Produktion des Enzyms nimmt jedoch mit zunehmendem Alter ab, was eine Verkürzung der Lebenszeit der Zelle zur Folge hat. Theoretisch wäre also ewige Jugend möglich, wenn die Telomeraseproduktion aufrecht erhalten werden könnte.

Die Sache hat jedoch einen Haken. Es gibt Zellen mit besonders langen Telomeren, welche eine große Menge an Telomerase produzieren: die karzinogenen Zellen. Diese altern nicht und teilen sich übermäßig oft. Die Schlussfolgerung, die man daraus ziehen kann, ist, dass eine niedrige Telomerasebildung zwar die Alterung beschleunigt, aber die erhöhte Produktion das Krebsrisiko verstärkt.

So ist eine der Herausforderungen an die Wissenschaft, die Erzeugung von Telomerase aufrecht zu erhalten, ohne dabei Krebs zu erzeugen. Es wurden bereits Experimente an Mäusen durchgeführt, welche Grund zur Hoffnung geben. Von daher ist es nicht auszuschließen, dass eine moderate Beeinflussung der Telomeraseproduktion mit den gewünschten Ergebnissen in den nächsten Jahrzehnten in erreichbare Nähe rückt.

DNA Autotransplantation

Der Einfluss der Gewohnheiten

In etlichen Studien konnte bewiesen werden, dass auch die Gewohnheiten eine Rolle bei der Verkürzung der Telomere spielen. Wie man sich denken kann, zählen zu den schädlichsten Faktoren:

  • Zuckerhaltige Getränke
  • Rauchen
  • Bewegungsmangel
  • Fehlende Entspannungsmomente
  • Schadstoffe

Auch chronischer Stress verkürzt nachweislich die Telomere und das Stresshormon Kortisol reduziert die Bildung von Telomerase. Über die Rolle der Ernährung sind noch keine hinreichenden Ergebnisse vorhanden. Man hat allerdings herausgefunden, dass eine Verbindung zwischen langen Telomeren und dem Komsum von Gemüse, Obst, Omega-3-Fettsäuren und Kaffee besteht.

Auch wurde beobachtet, dass Babys, die in den ersten 4 bis 6 Wochen ausschließlich mit Muttermilch ernährt wurden, im Alter von 4 Jahren vergleichsweise längere Telomere aufweisen. Auf der anderen Seite scheinen verkürzte Telomere mit Depressionen in Verbindung zu stehen.

Hernández Fernández, R. A. (1999). Telómeros y telomerasas. Revista Cubana de Investigaciones Biomédicas, 18(2), 121-129.