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München, 29. September 2006 -- Mitochondrien liefern den Zellen höherer Organismen Energie und sind unter anderem an Prozessen der Alterung beteiligt. Vor allem die Morphologie dieser Zellbestandteile ist wichtig für ihre Funktionsfähigkeit. Entsprechend wurden bei einer Reihe muskulärer und neurologischer Erkrankungen strukturell veränderte Mitochondrien nachgewiesen. Der Zusammenhang zwischen Funktion und Morphologie ist noch weitgehend ungeklärt. Ein internationales Team um Dr. Stéfane Duvezin-Caubet und Dr. Andreas Reichert am Adolf-Butenandt-Institut für Physiologische Chemie der Ludwig-Maximlians-Universität (LMU) München berichtet jetzt aber in der online-Ausgabe des "Journal of Biological Chemistry", dass das Protein OPA1 bei defekten Mitochondrien eine strukturelle Änderung auslösen kann. Diesen Zusammenhang konnten die Wissenschaftler auch bei Patienten mit verschiedenen mitochondrialen Erkrankungen nachweisen. Eine Folge der Strukturänderung ist, dass die Mitochondrien nicht mehr miteinander fusionieren können. Auf diesem Weg werden sie vom mitochondrialen Netzwerk getrennt und dann wohl aus der Zelle entfernt.
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 Reichert. "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.
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."
Publikation:
Duvezin-Caubet, S., Jagasia, R., Wagener, J., Hofmann, S., Trifunovic, A., Hansson, A., Chomyn, A., Bauer, M.F., Attardi, G., Larsson, N.G., Neupert, W. and Reichert, A.S. (2006) Proteolytic processing of OPA1 links mitochondrial dysfunction to alterations in mitochondrial morphology. J Biol Chem, 10.1074/jbc.M606059200; ePub Sep 26th 2006.
Ansprechpartner:
Dr. Andreas Reichert
Adolf-Butenandt-Institut für Physiologische Chemie
LMU München
Tel.: 089-2180-77100
Fax: 089-2180-77093
E-Mail: Andreas.Reichert@med.uni-muenchen.de
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Research results
German
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