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Montag, 23.10.2017
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Qualitätskontrolle für Mitochondrien

Protein isoliert defekte zelluläre Kraftwerke

Nur Mitochondrien mit einer intakten Struktur liefern den Zellen höherer Organismen Energie und sind unter anderem an Prozessen der Alterung beteiligt. Doch was geschieht mit defekten Kraftwerken der Zelle? Der Antwort auf diese Frage ist nun ein internationales Forscherteam ein großes Stück näher gekommen. Wie die Wissenschaftler in der online-Ausgabe des "Journal of Biological Chemistry" berichten, kann das Protein OPA1 bei nicht funktionstüchtigen Mitochondrien eine strukturelle Änderung auslösen. Danach sind die Zellorganellen nicht mehr in der Lage miteinander zu fusionieren. Sie werden so vom mitochondrialen Netzwerk getrennt und dann vermutlich aus der Zelle entfernt.
Zelle

Zelle

Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zellen höherer Organismen, sind an essentiellen Stoffwechselwegen des Körpers beteiligt und spielen eine wichtige Rolle bei der Alterung. Nicht zuletzt wirken sie mit beim programmierten Zelltod, mit dessen Hilfe unter anderem potentiell gefährliche Zellen, deren Wachstum außer Kontrolle geraten ist, aus dem Organismus entfernt werden können. Die Bedeutung der Mitochondrien kann also kaum überschätzt werden.

"Vor allem die Vielzahl der Vorgänge, an denen Mitochondrien beteiligt sind, stellt uns vor eine große Herausforderung", meint Andreas Reichert vom Adolf-Butenandt-Institut für Physiologische Chemie der Ludwig-Maximlians-Universität (LMU) München. "Wir müssen nämlich herausfinden, wie diese Prozesse zusammenhängen. Eine grundlegende Frage dabei ist, was mit geschädigten Mitochondrien in der Zelle genau passiert, und wie sich dabei deren Morphologie ändert."

Eine intakte Struktur ist nämlich Grundvoraussetzung für die Funktionsfähigkeit der Mitochondrien. Diese sind von einer Doppelmembran umgeben, wobei die innere Hülle vielfach eingefaltet ist. Seit einiger Zeit ist bekannt, dass Mitochondrien einer Zelle ein feines Netzwerk bilden, sich teilen können und auch fusionieren. Eben diese Fähigkeit aber verlieren sie wahrscheinlich bei bestimmten Funktionsstörungen, wie die Wissenschaftler zeigen konnten.


OPA1 als Bindeglied


So wurde vor kurzem bekannt, dass sich Mitochondrien bei bestimmten Defekten so verändern, dass aus dem normalerweise vorliegenden Netzwerk mehr isolierte Mitochondrien entstehen. Und das Bindeglied scheint OPA1 zu sein, wie auch die aktuellen Ergebnisse bestätigen: Das Team um Reichert konnte zeigen, dass das Protein bei Funktionsstörungen proteolytisch prozessiert, also durch ein Enzym inaktiviert wird. "OPA1 ist kein unbekannter Spieler", so Reichert.

"Eine bestimmte Erkrankung, die autosomal-dominante Optikusatrophie Typ 1, wird durch Mutationen in dem für das mitochondriale Protein OPA1 kodierenden Gen verursacht. Zudem weiß man, dass das Protein für die Fusion der Mitochondrien wie auch Änderungen der mitochondrialen Ultrastruktur beteiligt ist." Die neuen Resultate aber weisen auf eine mögliche grundlegende Funktion von OPA1 hin, weil dessen Inaktivierung die mitochondriale Fusion unmöglich macht.

"Wir wissen noch nicht, welchen Vorteil eine derartige Isolation von geschädigten Mitochondrien haben könnte", meint Reichert. "Wir vermuten aber, dass die defekten Zellbestandteile auf diese Weise keinen Schaden anrichten können und dann möglicherweise aus der Zelle entfernt werden. Das aber würde bedeuten, dass OPA1 essentiell für die Qualitätskontrolle und Reparatur von Mitochondrien ist. Eben dies wollen wir jetzt in weiteren Studien untersuchen."
(idw - Universität München, 02.10.2006 - DLO)
 
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