Molekulare Entwicklungsbiologie

Wie altern wir, und wie kann es uns gelingen, im Alter gesund zu sein? Bis in die 1990er-Jahre hinein gingen Wissenschaftler davon aus, dass nur wenige grundlegende molekulare Mechanismen die Alterungsprozesse von biologischen Systemen steuern. Heute ist bekannt, dass das Altern vielmehr auf ein komplexes Netzwerk von Reaktionswegen in den Zellen zurückzuführen ist. Sie lösen die zeitabhängigen, irreversiblen Veränderungen physiologischer Funktionen aus. Um die beteiligten Faktoren und ihre Wirkung zu entschlüsseln, forscht Professor Heinz D. Osiewacz an zwei einfach organisierten Modellorganismen, den Pilzen Saccharomyces cerevisae (Bäckerhefe) und Podospora anserina. Ihre sehr kurze Lebenszeit von wenigen Wochen erlaubt es, relativ schnell beurteilen zu können, wie sich gezielte experimentelle Veränderungen auswirken. Osiewacz entdeckte, dass verschiedene molekulare Prozesse in den Mitochondrien, den „Kraftwerken“ der Eukaryotenzelle, großen Anteil an Alterungsprozessen haben. Bei der Generierung des energiereichen Adenosintriphosphats (ATP) werden dort sauerstoffhaltige, leicht reagierende Moleküle (Reaktive Sauerstoffspezies, ROS) gebildet. Diese sind zwar nötig für die Entwicklung von Organismen, schädigen sie jedoch langfristig. Wenn zelluläre Schutzsysteme die angehäuften Schädigungen nicht mehr reparieren oder kompensieren können, führt der Prozess des programmierten Zelltods (Apoptose) zum Absterben des Individuums. Durch gezielte Mutationen der Pilze konnten Gene charakterisiert werden, die diese Abläufe und damit die Lebensdauer beeinflussen. Diese Manipulationen führen zum Teil zu einer erheblichen Verlängerung der ‚gesunden Lebensspanne‘ ohne physiologische Beeinträchtigungen.

Die Untersuchungen identifizierten in vielen Fällen basale Mechanismen des Alterns, die bei verschiedenen biologischen Systemen im Verlauf der Evolution erhalten geblieben sind. Auf dieser Erkenntnis gründet das Ziel von Osiewacz: „Ich will mit meiner Forschung Faktoren offenlegen, die ein möglichst gesundes Altern und die Bekämpfung von Alterskrankheiten auch beim Menschen ermöglichen“ sagt er. Geeignete Forschungsansätze und -methoden vermittelt er Studierenden in projektbezogener Lehre.