Erhaltung der Eizelle: Langlebige Proteine könnten entscheidend sein

Max-Planck-Forscher entdecken, dass extrem langlebige Proteine im Eierstock die Eizellen von Säugetieren gesund und fruchtbar halten können.

Weibliche Säugetiere – auch der Mensch – werden mit allen Eizellen geboren. Von den ein bis zwei Millionen Eizellen einer Frau reifen etwa 400 vor der Menopause heran und können befruchtet werden. Manche Eizellen überleben deshalb mehrere Jahrzehnte – und müssen über diese lange Zeit funktionsfähig bleiben. Extrem langlebige Proteine im Eierstock scheinen dabei eine wichtige Rolle zu spielen, wie Göttinger Forscherteams nun in Experimenten mit Mäusen herausfanden. Diese langlebigen Proteine scheinen dabei zu helfen, die Fruchtbarkeit möglichst lange aufrechtzuerhalten.

„Eizellen müssen während des gesamten reproduktiven Lebens einer Frau erhalten bleiben, damit sie sich zu gesunden Embryonen entwickeln können“, erklärt Melina Schuh, Direktorin am Max-Planck-Institut (MPI) für multidisziplinäre Wissenschaften. Selbst bei Mäusen, die sich nur etwas mehr als ein Jahr lang fortpflanzen können, ist die Lebensdauer von Eizellen viel länger als die durchschnittliche Lebensdauer von Proteinen. Lebende Zellen recyceln die meisten ihrer Proteine innerhalb weniger Tage. Allerdings werden je nach Zelltyp und Funktion nicht alle Proteine im gleichen Tempo abgebaut.

Viele extrem langlebige Proteine in den Eierstöcken

Gemeinsam mit den Gruppenleitern Juliane Liepe und Henning Urlaub hat Schuhs Team nun quantitativ untersucht, wie häufig langlebige Proteine in den Eierstöcken vorkommen. Für ihre Experimente kombinierten die Forscher verschiedene biochemische und molekulare Methoden mit mathematischen Modellen. „Dieser multidisziplinäre Ansatz ermöglichte es uns, Proteine in den Eierstöcken und Eizellen von Mäusen in verschiedenen Lebensstadien zu beobachten und das Alter der Proteine zu bestimmen“, sagt Max-Planck-Forschungsgruppenleiterin Liepe. Die Wissenschaftler analysierten außerdem, wie sich die Häufigkeit der Proteine im Laufe der Zeit veränderte, indem sie ein Eierstockproteininventar von fast 8.900 Proteinen erfassten.

Das Ergebnis: Eierstöcke enthalten eine extrem hohe Zahl langlebiger Proteine – mehr als andere Gewebe und sogar mehr als das Gehirn. Diese stabilen Proteine finden sich nicht nur in den Eizellen selbst, sondern auch in anderen Körperzellen im Eierstock.

„Viele der langlebigen Proteine haben Schutzfunktionen, sie reparieren etwa DNA oder schützen Zellen vor Schäden“, erklärt Urlaub, der Gruppenleiter am MPI und der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) ist. Diese molekularen Faltungshelfer, die sogenannten Chaperone, verhindern, dass fehlgefaltete Proteine verklumpen und zelluläre Prozesse stören. Die Experimente der Göttinger Wissenschaftler zeigten, dass die Chaperone im Eierstock äußerst stabil sind und Verklumpungen länger verhindern als etwa im Gehirn. Auch die Kraftwerke der Eizelle – die Mitochondrien – enthielten besonders stabile Proteine. Da Mitochondrien von der Mutter an die Nachkommen weitergegeben werden, ist es wichtig, dass diese Organellen gesund bleiben.

https://www.nature.com/articles/s41556-024-01442-7