Zellen ohne genügend Sauerstoff verändern die DNA!

Zellen ohne genügend Sauerstoff verändern die DNA!

Sauerstoff bedeutet Leben, das weiß jeder Mensch! Wie schrecklich das Gefühl ist auch nur 30 Sekunden die Luft anzuhalten und sich vorzustellen jetzt nicht mehr weiteratmen zu können, hat so manchem Menschen schon einmal einen kalten Schauer über den Rücken laufen lassen.

Auch wenn es ein extremes Beispiel ist, können wir daraus ableiten, wie der Mensch und vor allem seine Zellen darunter leiden, wenn sie dauerhaft auch nur etwas zu wenig Sauerstoff erhalten. Erstaunlicherweise merken wir das erst einmal nicht, wenn unsere Zellen nicht optimal versorgt sind. Zu genial funktioniert unser Körper und kann durch Veränderung der Energiebereitstellung noch genügend Energie auch mit wenig bzw. ohne Sauerstoff erzeugen. Er nutzt dazu den Energieträger Glucose bzw. Zucker. Dauerhaft hoher Zuckerstoffwechsel führt aber gleichzeitig zur steigenden Gefahr für Stoffwechselkrankheiten! Anfänglich spüren wir dabei nur Abgeschlagenheit, Energielosigkeit oder Gewichtszunahme. Das Problem ist aber weit tiefgründiger:

Zellen ohne genügend Sauerstoff und Nährstoffe verdichten ihre DNA!

 

Wissenschaftler am Institut für Molekulare Biologie (IMB) haben erstmals die dramatischen Veränderungen der DNA in den Zellen beobachtet, die nicht genug Sauerstoff und Nährstoffe erhalten. Dieser „ausgehungerte“ Zustand ist typisch für einige der häufigsten Krankheiten wie Herzinfarkt, Schlaganfall und Krebs.

In einer gesunden Zelle sind große Teile der DNA offen zugänglich, sodass Gene einfach abgelesen werden können. Foscher am Institut für Molekulare Biologie (IMB) konnten jetzt zeigen, dass sich während einer Ischämie ( Sauerstoffnot) die Anordnung der DNA dramatisch verändert:

Die DNA verdichtet sich. Die Gene in solchen kompakten Regionen können von der Zelle nicht mehr ausgelesen werden, ihre Aktivität ist demnach stark reduziert. Falls die Blutversorgung nicht wieder hergestellt wird, fährt die Zelle schließlich ihren Betrieb herunter oder stirbt sogar.

Zellen ohne genügend Sauerstoff verdichten die DNA

Text / Bildnachweis:
Aleksander Szczurek, Ina Kirmes

Dramatische Effekte der Ischämie: Die Bilder zeigen DNA in einem Zellkern unter normalen (links) und ischämischen (rechts) Bedingungen. Die am Institut für Molekulare Biologie entwickelte neue Technik für superauflösende Mikroskopie zeigt, dass sich die DNA zu ungewöhnlichen, engen Haufen verdichtet, wenn die Zellen nicht mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt sind.

Lit.:
Arbeitsgruppe Dr. George Reid am Institut für Molekulare Biologie (IMB)
Arbeitsgruppe Prof. Dr. Christoph Cremer am Institut für Molekulare Biologie (IMB)