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Institut für Biochemie / Biochemie II / Forschung / AG Huber / Molekulare Mechanismen des Alterns

Molekulare Mechanismen des Alterns

 

GRK 2155 ProMoAge Halle - Jena

Zielsetzung

Die Rolle posttranslationaler Modifikationen im Altern und in altersassoziierten Stressantworten.

Hintergrund

Der Prozess des Alterns geht einher mit vielfältigen molekularen und zellulären Veränderungen, die zu einer Beeinträchtigung der Gewebshomöostase führen und damit zur Entstehung von altersassoziierten Erkrankungen wie u.a. Herz-Kreislauferkrankungen, Diabetes und neurodegenerativen Erkrankungen beitragen. In diesem Zusammenhang wurden sogenannte „Hallmarks of Aging“ (Lopez-Otin C. et al. 2013) definiert, die wesentlich zum Altern eines Organismus oder Gewebes beitragen. So kommt es u.a. durch einen veränderten Metabolismus und eine beeinträchtigte mitochondriale Funktion zur Anhäufung von reaktiven Sauerstoffspezies (englisch: reactive oxygen species, ROS), die zu einer vermehrten Schädigung von Makromolekülen führt. Eine verringerte Reparaturaktivität sowie ein verringerter Abbau von geschädigten Molekülen stellen ein weiteres typisches Zeichen des Alterns dar. Zudem sind oftmals daran beteiligte inter- und intrazelluläre Signalwege in ihrer Aktivität verändert. Da posttranslationale Modifikationen (PTMs) der an diesen zellulären Prozessen beteiligten Proteine eine wichtige Rolle für die Regulation all dieser Vorgänge spielen, wird vermutet, dass PTMs an den mit dem Altern assoziierten Beeinträchtigungen der Organfunktionen beteiligt sind.  Hierbei spielen neben enzymkatalysierten Modifikationen wie z.B. Acetylierungen, Methylierungen, Ubiquitinierungen, Glycosylierungen auch nicht-enzymatische Modifikationen wie zu AGEs (advanced glycation end products) führende Glykierungen und Oxidationen eine wichtige Rolle.

Für weitere Informationen siehe auch RTG 2155 ProMoAge (http://web.uk-halle.de/index.php?id=6491)

Strategie und Ergebnisse

Im Rahmen unseres Projektes wird nach postranslationalen Modifikationen gesucht, die beim Alterungsprozess eine Rolle spielen könnten oder sich während des Alterns verändern. Nach Induktion von typischen altersassoziierten Stressbedingungen in Zellen (z.B. Glykierung, ROS, DNA-Schädigung) durch reaktive Metabolite oder Inhibitoren/Aktivatoren von Stress-Pathways werden Modifikationen an zelluläre Komponenten u.a. durch massenspektrometrische Analysen identifiziert. In weiteren Untersuchungen soll dann überprüft werden, welche Enzyme für die Modifikationen verantwortlich sind und ob sich Unterschiede hinsichtlich dieser Modifikationen, in den modifizierenden Enzymen oder den die Modifikationen entfernenden Enzymen in jungen und alten Mäusen nachweisen lassen. Zudem soll untersucht werden, welche zellulären Effekte durch die entsprechenden Modifikationen hervorgerufen werden. Im Mittelpunkt unserer Untersuchungen stehen dabei Faktoren des Wnt-Signalwegs und seiner Modulatoren, sowie Komponenten von epithelialen Zell-Zell-Kontakten.

Ausgewählte Referenzen

Ye Z, Mittag S, Schmidt M, Simm A, Horstkorte R, Huber O. Wnt glycation inhibits canonical signaling. Cells (2019) Oct 25;8(11). pii: E1320. doi: 10.3390/cells8111320

Kaiser A, Schmidt M, Huber O, Frietsch JJ, Scholl S, Heidel FH, Hochhaus A, Müller JP, Ernst T. SIRT7: an influence factor in healthy aging and the development of age-dependent myeloid stem-cell disorders. Leukemia (2020) in press doi:10.1038/s41375-020-0803-3

Jennek S, Mittag S, Reiche J, Westphal JK, Seelk S, Dörfel MJ, Pfirrmann T, Friedrich K, Schütz A, Heinemann U, Huber O. Tricellulin is a target of the ubiquitin ligase Itch. Ann NY Acad Sci (2017) 1397, 157-168. doi: 10.1111/nyas.13349

Wetzel F, Mittag S, Cano-Cortina M, Wagner T, Krämer OH, Niedenthal R, Gonzalez-Mariscal L, Huber O. SUMOylation regulates the intracellular fate of ZO-2. Cell Mol Life Sci (2017) 74, 373-392. doi 10.1007/s00018-016-2352-5

Bork K, Weidemann W, Berneck B, Kuchta M, Bennmann D, Thate A, Huber O, Horstkorte R.The expression of sialyltransferases is regulated by the bioavailability and biosynthesis of sialic acids. Gene Expr Patterns (2017) 23-24, 52-58; doi: 10.1016/j.gep.2017.03.003

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