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Mitochondrien sind kleine, aber essentielle Batterien und Kraftwerke in lebenden Zellen. In den letzten 60 Jahren galten diese Organellen und ihre komplexen Membranarchitekturen als sehr statisch, obwohl sie eine immense strukturelle Vielfalt in verschiedenen Zellen oder Geweben aufweisen. Mehrere Forschergruppen haben inzwischen gezeigt, dass Cristae im Zeitbereich von Sekunden hochdynamisch sind. Es häufen sich die Hinweise, dass es sich dabei möglicherweise sogar um Teilungs- und Fusionsereignisse der inneren Membran handelt.
Die statische Sichtweise setzte sich durch, da die mitochondriale Ultrastruktur klassischerweise mit einer statischen Methode, der Elektronenmikroskopie, bestimmt wurde und eine äußere und eine innere Membran mit zahlreichen Einstülpungen zeigte.
Letztere werden als Cristae-Membranen bezeichnet, die große Proteinkomplexe beherbergen, die elektrische Energie in chemische Energie in Form von Adenosinetriphosphat (ATP) umwandeln. Kürzlich wurde belegt, dass Cristae als einzelne Mini-Batterien fungieren.
Eine weitere große Überraschung resultierte aus den hochmodernen Möglichkeiten des Einsatzes neu entwickelter Techniken mit einer räumlichen Auflösung im Nanometerbereich, die es den Forschern zum ersten Mal ermöglichen, mitochondriale Membranen in lebenden Zellen abzubilden. Mehrere Forschergruppen haben inzwischen gezeigt, dass Cristae im Zeitbereich von Sekunden hochdynamisch sind. Es häufen sich die Hinweise, dass es sich dabei möglicherweise sogar um Teilungs- und Fusionsereignisse der inneren Membran handelt.
In einem umfassenden Übersichtsartikel geben Dr. Arun Kondadi, Dr. Ruchika Anand und Prof. Andreas Reichert vom Institut für Biochemie und Molekularbiologie I der Medizinischen Fakultät der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) einen Überblick über die wichtigsten Ergebnisse, die durch umfangreiche Forschungsarbeiten zahlreicher Arbeitsgruppen, darunter auch ihrer eigenen in Düsseldorf gewonnen wurden.
Der Beitrag beschreibt die Schlüsselerkenntnisse, die aus Sicht der Autoren zu diesem Paradigmenwechsel über Mitochondrien nach mehr als 60 Jahren geführt haben. Sie erörtern auch, dass dies wahrscheinlich grundlegende physiologische Auswirkungen auf die Kenntnisse zu Gesundheit und Krankheiten haben wird, welche Vorteile die Dynamik der Cristae hat und welche spannenden Forschungsfragen sich ergeben, die das Feld in den kommenden Jahren bestimmen werden, z.B. wie die Dynamik der Cristaemembranen an der Pathogenese von Diabetes und Parkinson beteiligt ist. Die Thematik wird auch im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 1208 der DFG „Identität und Dynamik von Membransystemen - von Molekülen bis zu zellulären Funktionen“ (Sprecher Prof. Dr. Lutz Schmitt) an der HHU erforscht.
Prof. Dr. Andreas Reichert, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Biochemie und Molekularbiologie I, reichert@hhu.de
Originalveröffentlichung Kondadi et al. 2020 in Trends in Cell Biology: https://doi.org/10.1016/j.tcb.2020.08.008
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler
Biologie, Chemie, Medizin
überregional
Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
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