Unsere Ernährung hinterlässt Spuren im Erbgut

Forscher untersuchen, wie Stoffwechselprodukte in die Genregulation eingreifen

28.04.2016 - Deutschland

Stoffwechselbedingte Störungen, die zu Erkrankungen wie Adipositas, Diabetes oder Bluthochdruck führen können, haben sich längst zu Volkskrankheiten entwickelt. Verursacht werden sie durch eine Kombination aus Lebensstil, falscher Ernährung und genetischen Faktoren. Allerdings legen die Gene nicht als unabwendbares Schicksal fest, wie der Körper mit Nährstoffen umgeht: Neuen Ergebnissen zufolge beeinflussen Stoffwechselprodukte die Genregulation – durch Ernährung können Zellen regelrecht umprogrammiert werden. „Vieles von dem, was wir essen, wird direkt in Stoffwechselprodukte umgewandelt, die dann unsere Gene ansteuern“, sagt Professor Andreas Ladurner vom Biomedizinischen Centrum der LMU. Im Rahmen des neuen EU-Doktorandennetzwerks ChroMe, das von Ladurner koordiniert wird, will ein internationales Forscher-Team nun den molekularen Mechanismen der neu entdeckten Zusammenhänge nachgehen und gezielt neue therapeutische Ansätze entwickeln.

Das Erbmolekül DNA liegt im Zellkern höherer Organismen als eng verpackter DNA-Protein-Komplex vor, der als Chromatin bezeichnet wird. Welche Gene wann aktiv sind, wird über sogenannte epigenetische Modifikationen des Chromatins gesteuert – und diese molekularen Schalter werden von der Ernährung beeinflusst: „Dauerhaft zu viel Zucker und Alkohol etwa programmieren die Zellen in der Leber und anderen Geweben drastisch um, und zwar so, dass Fettleibigkeit genregulatorisch stark angetrieben wird und die Insulinsensitivität verloren gehen kann“, sagt Ladurner. Weitere Studien von nun an ChroMe beteiligten Gruppen zeigten zudem, dass auch andere lebensstil- und umweltbedingte Faktoren die Genaktivität beeinflussen, etwa Bewegung und die Zusammensetzung der Darmflora.

Diese Erkenntnisse eröffnen der Entwicklung neuer Wirkstoffe für die Behandlung von Stoffwechselkrankheiten völlig neue Möglichkeiten. „Allerdings wissen wir bis jetzt nur wenig über die molekularen und physiologischen Mechanismen der Wechselwirkungen zwischen Ernährung und Genregulation“, sagt Ladurner. Im Rahmen des neuen Projekts wollen die Wissenschaftler nun diese Mechanismen aufklären. Dazu gehört sowohl, wie genregulatorische Proteine auf Nährstoffe reagieren und in der Folge das Chromatin modifizieren als auch, wie epigenetische Chromatin-Modifikationen wiederum den Stoffwechsel und die Physiologie beeinflussen.

ChroMe wird von der Europäischen Kommission innerhalb des Rahmenprogramms Horizon 2020 mit insgesamt 3,8 Millionen Euro für vier Jahre gefördert. Das Projekt hat als „Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Network (ITN)“ einen Schwerpunkt in der Förderung von Nachwuchswissenschaftlern. Insgesamt 15 Doktoranden werden im Rahmen des Projekts auf internationaler Ebene auf diesem gesundheitsrelevanten Gebiet forschen. An ChroMe beteiligt sind neben der LMU elf weitere Institutionen und Biotech-Firmen, darunter das Helmholtz Zentrum München, die Universität Oxford und das Karolinska-Institut, sowie sieben Partnerorganisationen.

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