Protein Modification: A Key Mechanism for Ageing (ProMoAge)

Altern ist mit einer gestörten Gewebehomöostase und Abnahme von Organfunktionen
verbunden und stellt einen Hauptrisikofaktor für Erkrankungen dar, die in Industrieländern
gehäuft auftreten (zum Beispiel kardiovaskuläre Krankheiten). Die Verbesserung des
Gesundheitszustands älterer Menschen setzt eine genaue Kenntnis der molekularen
Mechanismen voraus, die zu altersabhängigen Einschränkungen von Organfunktionen
führen. Posttranslationale Modifikationen von Proteinen (PTMs) gehören vermutlich zu
diesen Mechanismen. Sie entstehen in enzymatischen oder nicht-enzymatischen
Reaktionen zum Teil an derselben Aminosäure. Unter physiologischen Bedingungen
regulieren enzymatisch-vermittelte PTMs die Aktivität der betreffenden Proteine und
kontrollieren so Struktur und Funktion der Zellen. Im alternden Organismus können
Veränderungen PTM-regulierender Enzyme und eine veränderte zelluläre Umgebung
PTM-Muster von Proteinen beeinflussen und dadurch zu Fehlregulationen zellulärer
Prozesse führen. Dabei können nicht-enzymatische Modifikationen wie Oxidation mit
enzymatischen Prozessen wie Acetylierung oder Glykosylierung konkurrieren.
Ziel des Graduiertenkollegs ProMoAge ist es, PTMs zellulärer Proteine als
Schlüsselmechanismen des Alterns zu untersuchen. Dazu bündeln Wissenschaftler der
Universitäten Halle und Jena sowie des Leibniz-Instituts für Altersforschung Jena ihre
Expertise aus Bereichen der Chemie, Biochemie, Molekularbiologie, Zellbiologie,
Biomedizin sowie ihre Erfahrungen mit molekular-basierten ("omics") Technologien. Im
Mittelpunkt steht die Untersuchung der Beeinflussung alternsrelevanter Signalproteine
und epigenetischer und transkriptioneller Regulationsprozesse durch PTMs. Das
wissenschaftliche Programm bildet eine exzellente Basis zur Qualifizierung junger
Wissenschaftler für eine Laufbahn im Bereich der interdisziplinären Alternsforschung. Das
innovative Weiterbildungsprogramm umfasst modernste Methodenplattformen und eine
hochqualifizierte theoretische und praktische Ausbildung mit Fokus auf PTMs. Trotz des
demographischen Wandels gibt es in Deutschland bisher kaum strukturierte
Graduiertenprogramme, die sich mit den Anforderungen der modernen Alternsforschung
auseinandersetzen. Das Programm des GRKs wird diese Lücke füllen und durch
exzellente Graduiertenförderung, schnellen wissenschaftlichen Kenntniszuwachs und
Eröffnung neuer translationaler Ansätze nachhaltigen Erfolg sichern.

Ageing leads to impairment of tissue homeostasis and functional decline of organs and represents a main risk factor for prevalent diseases such as cardiovascular disease and neurodegeneration in developed countries. To devise therapies aimed at improving the health state of the elderly, a detailed knowledge of molecular mechanisms leading to the impairment of organ function with increasing age is essential. There is accumulating evidence that posttranslational modifications (PTMs) of proteins contribute to this decline.
PTMs occur either enzymatically catalysed or non-enzymatically, with both types often targeting the same amino acid. Under physiological conditions enzymatic PTMs regulate protein activities, thereby controlling shape and function of cells. However, due to alterations of modifying enzymes or because of an altered cellular environment in aged organisms, PTM patterns may change, and, moreover, non-enzymatic modifications, such as oxidation, may compete with enzymatically regulated processes, such as acetylation and glycosylation. As a consequence, dysregulation of cellular processes occurs.
The aim of the Research Training Group (RTG) is to investigate PTMs of cellular proteins as key players in age progression. Scientists from the universities of Halle and Jena as well as from the Leibniz Institute of Age Research Jena combine their expertise from various fields of chemistry, biochemistry, molecular biology, cell biology, biomedicine and "omics -based technologies to characterise PTM-mediated mechanisms of functional decline during ageing.
In particular, the influence of PTMs on ageing-relevant signalling proteins and epigenetic and transcriptional regulation will be investigated. The scientific programme constitutes an excellent background to qualify young scientists for a future career in interdisciplinary ageing research from basic chemistry to medicine. The RTG provides an innovative qualification programme including state-of-the-art methodological platforms and high-quality training in theoretical and practical aspects of ageing research with a focus on PTMs.