Identification of small molecules and genetic factors that alter cellular aging
Aging is a multifaceted process that is regulated by several factors and pathways, among which the best known are the nutrient signalling pathways. As the amount of people suffering from age-related diseases increases, it is of special interest to identify compounds and genetic factors that delay aging, thereby displaying promising indications for the development of anti-aging therapeutics. In this study, a novel high-throughput method was developed to screen for compounds that extend the CLS of the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. Eight
of the final 20 candidates that increased CLS were further characterized. We found that their life-extending effect was independent of caloric restriction as well as of the TOR signalling pathway. Furthermore, six compounds lead to an increased resistance against oxidative stress. Individual analyses revealed that the CLS-extending effect of prostaglandin J2 depended on the mitochondrial fission protein Dnm1 as well as on components of the Git3/PKA signalling pathway. In contrast, monensin and nigericin required V-ATPase activity to promote longevity. The molecular targets of the other compounds remain to be determined.
Additionally, we used our new CLS assay to screen an S. pombe deletion library for gene deletions that extend the CLS of fission yeast. However, in later experiments, we found that the observed increase of CLS was caused by an unknown factor in the strain background of the deletion library rather than by the indicated gene deletions. In another approach, we used a new high-throughput method established within this study to screen approximately 19,000 compounds for their impact on the telomeric silencing of the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, as this has been associated with RLS. We found that nicotine increased silencing at all heterochromatic loci in budding yeast, namely the telomeres, the rDNA locus, and the HM loci. In vitro experiments indicated that nicotine might act by activating Sir2. This hypothesis was
supported by the finding that nicotine extended the CLS of S. pombe in a Sir2-dependent manner.
Alterung ist ein komplexer Prozess, der durch viele Faktoren und Signalwege reguliert wird, wobei die bekanntesten die Nährstoff-Signalwege sind. Da die Anzahl an Menschen, welche an alterungsbedingten Krankheiten leiden, zunimmt, ist die Identifizierung von Substanzen und genetischen Faktoren, die das Altern verzögern und
dadurch vielversprechende Ansätze für die Entwicklung von Anti-Aging-Mitteln darstellen, von besonderem Interesse. In dieser Arbeit wurde eine neue High-Throughput-Methode entwickelt, um nach Substanzen zu suchen, welche die chronologische Lebensspanne (CLS) der Spalthefe
Schizosaccharomyces pombe verlängern. Acht der finalen 20 lebensverlängernden Kandidaten wurden näher untersucht. Wir fanden heraus, dass ihr lebensverlängernder Effekt weder von der kalorischen Restriktion noch vom TOR-Signalweg abhängig war. Des Weiteren führten sechs Substanzen zu einer erhöhten Resistenz gegenüber
oxidativem Stress. Einzelanalysen ergaben, dass der lebensverlängernde Effekt von Prostaglandin J2 sowohl von dem an der mitochondrialen Spaltung beteiligten Protein Dnm1 als auch von Komponenten des Git3/PKA-Signalweges abhängig war. Im Gegensatz dazu benötigten Monensin und Nigericin die Aktivität der V-ATPase zur Lebensverlängerung. Allerdings sind die molekularen Ziele der anderen Substanzen weiterhin nicht bekannt. Darüber hinaus haben wir den etablierten High-Throughput-Assay verwendet, um eine S. pombe-Deletionsbank nach lebensverlängernden Gendeletionen zu durchsuchen. Allerdings fanden wir in späteren Experimenten heraus, dass die beobachtete Verlängerung der CLS eher auf einem unbekannten Faktor im Stammhintergrund der Deletionsbank als auf die angegebenen Gendeletionen zurück zu führen war. In einem weiteren Ansatz verwendeten wir eine neue High-Throughput-Methode, welche im Rahmen dieser Arbeit etabliert wurde, um ca. 19.000 Substanzen auf ihren Einfluss auf das telomerische Silencing der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae hin zu testen, da dieses bereits mit der replikativen Alterung in Verbindung gebracht worden war. Wir fanden heraus, dass Nikotin das Silencing an allen drei heterochromatischen
Bereichen in der Bäckerhefe, sprich den Telomeren, dem rDNA-Lokus und den HM-Loki, verbesserte. In vitro-Experimente deuteten darauf hin, dass Nikotin über die Aktivierung von Sir2 wirken könnte. Diese Hypothese wurde durch die Erkenntnis gestützt, dass Nikotin die CLS von S. pombe Sir2-abhängig verlängerte.
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