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Studie zeigt Schlüsselrolle von Glutamat-tRNA-Fragmenten bei Gehirnalterung und Alzheimer-Krankheit
Zuletzt überprüft: 02.07.2025
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Ein im Fachjournal „Cell Metabolism“ veröffentlichter Forschungsartikel des Teams von Professor Liu Qiang von der University of Science and Technology of China (USTC) enthüllt die entscheidende Rolle von Glutamat-tRNA-Fragmenten bei der Alterung des Gehirns und der Alzheimer-Krankheit.
Die Studie zeigte eine altersbedingte Ansammlung von Glu-5'tsRNA-CTC in den Mitochondrien glutaminerger Neuronen. Glu-5'tsRNA-CTC ist eine kleine RNA, die aus Transfer-RNA (tsRNA) stammt, die wiederum aus der nukleär kodierten tRNAGlu gebildet wird. Diese abnorme Ansammlung stört die mitochondriale Proteintranslation und die Cristae-Struktur und beschleunigt letztlich die pathologischen Prozesse der Gehirnalterung und der Alzheimer-Krankheit.
Die Alterung des Gehirns ist ein unvermeidlicher natürlicher Prozess, der zu kognitivem Abbau führt. Die Alzheimer-Krankheit, eine neurodegenerative Erkrankung, ist die häufigste Ursache für Demenz bei älteren Erwachsenen, wobei kognitive Beeinträchtigungen ein hervorstechendes Merkmal sind. Mitochondrien versorgen die Zellen mit Energie. Untersuchungen haben gezeigt, dass mitochondriale Dysfunktion eng mit der Alterung des Gehirns und der Alzheimer-Krankheit verbunden ist.
Mitochondriales Glu-5'tsRNA-CTC stört die mt-tRNALeu-Bindung an Leucyl-tRNA-Synthetase 2 (LARS2) und beeinträchtigt dadurch die mt-tRNALeu-Aminoacylierung und Translation mitochondrial kodierter Proteine. Mitochondriale Translationsdefekte stören die Cristae-Architektur, was zu einer beeinträchtigten Glutaminase-abhängigen Glutaminbildung (GLS) und einem verringerten synaptischen Glutamatspiegel führt. Darüber hinaus können reduzierte Glu-5'tsRNA-CTC-Spiegel das alternde Gehirn vor altersbedingten Defekten der mitochondrialen Cristae, des Glutaminstoffwechsels, der Synapsenstruktur und des Gedächtnisses schützen.
Schematische Darstellung der Regulationsmechanismen von tRNA-Fragmenten bei der Hirnalterung und der Alzheimer-Krankheit. LIU Qiang et al.
Liu und sein Team haben die wichtige Rolle von Glutamat-tRNA-Fragmenten bei der Gehirnalterung und der Alzheimer-Krankheit aufgeklärt und neue Ansätze zur Verlangsamung des kognitiven Abbaus vorgeschlagen. Die Forscher entwickelten Antisense-Oligonukleotide, die auf diese tRNA-Fragmente abzielen, und injizierten sie in das Gehirn alter Mäuse. Diese Intervention verbesserte die Lern- und Gedächtnisprobleme der alten Mäuse deutlich.
Neben der Aufklärung der physiologischen Rolle der normalen Ultrastruktur der mitochondrialen Cristae bei der Aufrechterhaltung des Glutamatspiegels wurde in dieser Studie auch eine pathologische Rolle von tRNAs bei der Alterung des Gehirns und dem altersbedingten Gedächtnisverlust festgestellt.