Mull-Projekte (SAW 2012; DFG, PL 173/8-1 und DA 992/3-1)

Im Rahmen von Projekten, die durch die Leibniz-Gemeinschaft (Senatsausschuss Wettbewerb, SAW) und die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert werden, untersuchten FLI-Forscher in ihrem Projekt Nacktmulle (Heterocephalus glaber) und andere Mull-Arten der Fukomys-Gruppe, um molekulare Netzwerke zu identifizieren, die für ein langes Leben in Gesundheit verantwortlich sind. Die innovativen "Omics"-Forschungsansätze sind Kooperationen mit dem Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) in Berlin, der Universität Duisburg-Essen und anderen Einrichtungen.

Der Nacktmull

Dieses in den ostafrikanischen Halbwüsten lebende, etwa mausgroße Nagetier verfügt nicht nur über eine extrem lange Lebensspanne, sondern auch über eine außergewöhnlich lange Gesundheitsspanne. Die Nacktmulle können bis zu 30 Jahre alt werden und leiden – im Gegensatz zum Menschen und zu anderen Nagetieren – nicht unter altersbedingten Krankheiten. So entwickeln sie bspw. nur äußerst selten Krebs.

Die Nager haben sich perfekt an eine unterirdische Lebensweise angepasst (zoologische Familie "Sandgräber") und legen gemeinschaftlich große Tunnelsysteme an, die sie faktisch niemals verlassen. Unter diesen Bedingungen hat sich eine unter Säugetieren einzigartige "Arbeitsteilung" herausgebildet: Wie bei staatenbildenden Insekten (Honigbienen, Ameisen oder Termiten) vermehrt sich in jeder Kolonie nur ein Weibchen; die Brutpflege, Nahrungsbeschaffung sowie Erweiterung und Verteidigung des Baus wird gemeinschaftlich betrieben.

Die sich fortpflanzende "Königin" des Baus lebt erstaunlicherweise viel länger als ihre Artgenossen. Das steht im Widerspruch zu einer verbreiteten Theorie des Alterns, nach der ein Organismus seine Energie entweder in die Fortpflanzung oder in die Erhaltung der Körperfunktionen investiert. Um aufzuklären, wie sich bei Nacktmull-Königinnen die extreme körperliche Belastung durch die vielen aufeinanderfolgenden Schwangerschaften mit einer gesunden und extremen Langlebigkeit vereint, stehen sowohl Proben aus einer Nacktmull-Zucht als auch von Wildtieren zur Verfügung.

Fukomys-Mulle

Der mausgroße Ansell-Mull sowie der etwa rattengroße Große Mull leben länger als 20 Jahre. Weil bislang nur wenige Tiere unter Laborbedingungen beobachtet werden konnten, ist es sogar möglich, dass sie eine ebenso lange Lebensspanne wie der Nacktmull haben. Auch in anderer Hinsicht sind die beiden Fukomys-Mullarten den Nacktmullen sehr ähnlich: Sie graben unterirdische Tunnelsysteme, kommen ausschließlich in Afrika vor - nämlich in den Gebieten südlich der Sahara - und leben in staatenähnlichen Strukturen mit Arbeitsteilung. Die Königin und ihr Partner leben dabei doppelt so lange wie die Arbeiter ihrer Fukomys-Kolonie - ein Unterschied, der sogar noch größer ist als bei den Nacktmullen. Wissenschaftler analysierten Tiere unterschiedlicher Kasten (Königin/Partner bzw. Arbeiter) sowie unterschiedlichen Alters, um den bemerkenswerten Unterschied in den Kasten-bedingten Lebensspannen zu verstehen und darüber hinaus Erkenntnisse zu gewinnen, warum Mulle so viel älter werden als andere verwandte Nagetiere.

Methodischer Ansatz

Mit Hilfe moderner genomischer, transkriptomischer und proteomischer Technologien analysierten die Forscher, wie stark die verschiedenen Gene exprimiert werden. Dazu verglichen sie die Sequenzdaten und Expressionsmuster mit denen anderer kurz- und langlebiger Spezies, um evolutionäre Anpassungen in Genen und Stoffwechselprozessen zu identifizieren, die für das ungewöhnlich lange und gesunde Leben der Nacktmulle verantwortlich sind.

Kooperationspartner (Auswahl)

• Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Thomas B. Hildebrandt)

• Washington University in St. Louis (Stan Braude)

• Universität Duisburg-Essen (Philip Damman, Hynek Burda)

Publikationen

2021

Begall S, Nappe R, Hohrenk L, Schmidt TC, Burda H, Sahm A, Szafranski K, Dammann P, Henning Y. Life expectancy, family constellation and stress in giant mole-rats (Fukomys mechowii). Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2021, 376(1823), 20200207. [PubMed]

Sahm A, Platzer M, Koch P, Henning Y, Bens M, Groth M, Burda H, Begall S, Ting S, Goetz M, Van Daele P, Staniszewska M, Klose JM, Costa PF, Hoffmann S, Szafranski K, Dammann P. Increased longevity due to sexual activity in mole-rats is associated with transcriptional changes in the HPA stress axis. eLife. 2021, 10, e57843. [eLife]

2019

Dammann P, Scherag A, Zak N, Szafranski K, Holtze S, Begall S, Burda H, Kestler HA, Hildebrandt T, Platzer M. Comment on 'Naked mole-rat mortality rates defy Gompertzian laws by not increasing with age'. eLife 2019, 8, e45415. [eLife]

2018

Bens M, Szafranski K, Holtze S, Sahm A, Groth M, Kestler HA, Hildebrandt TB, Platzer M. Naked mole-rat transcriptome signatures of socially suppressed sexual maturation and links of reproduction to aging. BMC Biol 2018, 16(1), 77. [PubMed]

Heinze I, Bens M, Calzia E, Holtze S, Dakhovnik O, Sahm A, Kirkpatrick JM, Szafranski K, Romanov N, Sama SN, Holzer K, Singer S, Ermolaeva M, Platzer M, Hildebrandt T, Ori A. Species comparison of liver proteomes reveals links to naked mole-rat longevity and human aging.  BMC Biol. 2018, 16(1), 82. [PubMed]

Henning Y, Mladěnková N, Burda H, Szafranski* K, Begall* S. Retinal S-opsin dominance in Ansell's mole-rats (Fukomys anselli) is a consequence of naturally low serum thyroxine. Sci Rep 2018, 8(1), 4337. *equal contribution [PubMed]

Holtze S, Braude S, Lemma A, Koch R, Morhart M, Szafranski K, Platzer M, Alemayehu F, Goeritz F, Hildebrandt TB. The microenvironment of naked mole-rat burrows in East Africa. Afr J Ecol 2018, 56(2), 279-289. [DOI]

Olecka M, Huse K, Platzer M. The high degree of cystathionine β-synthase (CBS) activation by S-adenosylmethionine (SAM) may explain naked mole-rat's distinct methionine metabolite profile compared to mouse. Geroscience 2018, 40(4), 359-360. [PubMed]

Sahm A, Bens M, Szafranski K, Holtze S, Groth M, Görlach M, Calkhoven C, Müller C, Schwab M, Kraus J, Kestler HA, Cellerino A, Burda H, Hildebrandt T, Dammann P, Platzer M. Long-lived rodents reveal signatures of positive selection in genes associated with lifespan. PLoS Genet 2018, 14(3), e1007272. [PubMed]

2017

Sahm A, Bens M, Platzer M, Szafranski K. PosiGene: automated and easy-to-use pipeline for genome-wide detection of positively selected gene. Nucleic Acids Res 2017, 45(11), e100. [PubMed]

2016

Bens M, Sahm A, Groth M, Jahn N, Morhart M, Holtze S, Hildebrandt TB, Platzer M, Szafranski K. FRAMA: from RNA-seq data to annotated mRNA assemblies. BMC Genomics 2016, 17, 54. [PubMed]

Debebe T, Holtze S, Morhart M, Hildebrandt TB, Rodewald S, Huse K, Platzer M, Wyohannes D, Yirga S, Lemma A, Thieme R, Konig B, Birkenmeier G. Analysis of cultivable microbiota and diet intake pattern of the long-lived naked mole-rat. Gut Pathog 2016, 8, 25 [PubMed]

Dziegelewska M, Holtze S, Vole C, Wachter U, Menzel U, Morhart M, Groth M, Szafranski K, Sahm A, Sponholz C, Dammann P, Huse K, Hildebrandt T, Platzer M. Low sulfide levels and a high degree of cystathionine beta-synthase (CBS) activation by S-adenosylmethionine (SAM) in the long-lived naked mole-rat. Redox Biol 2016, 8, 192-198. [PubMed]

2015

Thieme R, Kurz S, Kolb M, Debebe T, Holtze S, Morhart M, Huse K, Szafranski K, Platzer M, Hildebrandt TB, Birkenmeier G. Analysis of Alpha-2 Macroglobulin from the Long-Lived and Cancer-Resistant Naked Mole-Rat and Human Plasma. PLoS One 2015, 10(6), e0130470. [PubMed]

2014

Henning Y, Vole C, Begall S, Bens M, Broecker-Preuss M, Sahm A, Szafranski K, Burda H, Dammann P. Unusual ratio between free thyroxine and free triiodothyronine in a long-lived mole-rat species with bimodal ageing. PLoS One 2014, 9(11), e113698. [PubMed]

2011

Roellig K, Drews B, Goeritz F, Hildebrandt TB. The long gestation of the small naked mole-rat (Heterocephalus glaber Rüppell, 1842) studied with ultrasound biomicroscopy and 3D-ultrasonography. PLoS One 2011, 6(3), e17744. [PubMed]

Yu C, Li Y, Holmes A, Szafranski K, Faulkes CG, Coen CW, Buffenstein R, Platzer M, de Magalhães JP, Church GM. RNA sequencing reveals differential expression of mitochondrial and oxidation reduction genes in the long-lived naked mole-rat when compared to mice. PLoS One 2011, 6(11), e26729. [PubMed]