Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gerüstbau in den Kraftwerken der Zelle

06.05.2015

Freiburger Forschende entdecken ein grundlegendes Prinzip der Architektur von Mitochondrien

Eine Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern um Privatdozent Dr. Martin van der Laan hat die molekulare Grundlage des inneren Aufbaus von Mitochondrien entschlüsselt. Mitochondrien gelten als Kraftwerke der Zelle und enthalten mikroskopisch kleine, stark aufgefaltete Membranstrukturen.


Links: Das Protein-Gerüst aus vielen identischen Kopien von Mic10 in den Mitochondrien ähnelt im Proteingel einer Leiter. Rechts: Maria Bohnert und Martin van der Laan. Foto: Wolfgang Fritz/Universität Freiburg

Diese sind dafür verantwortlich, dass Mitochondrien die Energie aus der aufgenommenen Nahrung effizient nutzen können. Treten Fehler im Aufbau der mitochondrialen Membranfaltungen auf, kann das zu schweren Erkrankungen des Nervensystems und des Muskelapparats führen.

Das Freiburger Forschungsteam beschreibt in einer Studie, die es in der internationalen Fachzeitschrift „Cell Metabolism“ veröffentlicht hat, ein raffiniertes molekulares Gerüst aus Membranproteinen: Dieses ist notwendig, damit sich die typische mitochondriale Architektur ausbildet und die filigranen Membranfaltungen stabil sind.

Eine Schlüsselrolle für den inneren Aufbau der Mitochondrien spielt ein großer Verbund aus mehreren Protein-Komponenten, den Freiburger Wissenschaftler vor einigen Jahren entdeckt haben und der als „Mitochondrial Contact Site and Cristae Organizing System“ (MICOS-Komplex) bezeichnet wird.

Nun ist es der Gruppe um van der Laan in Kooperation mit Forscherinnen und Forschern der Universität Groningen/Niederlande und vom Max-Planck Institut für Biophysik in Frankfurt gelungen, den Bauplan und die Funktionsweise von MICOS zu entschlüsseln.

Eine zentrale Rolle spielt dabei die MICOS-Komponente Mic10. Die Freiburger Molekularmedizinerin und Biochemikerin Dr. Maria Bohnert hat eine Struktur im Protein Mic10 entdeckt, die wie ein Strichcode funktioniert: Diese Struktur enthält die Information dazu, wo in der Zelle Mic10 hingehört. Somit steuert sie den Transport und den Einbau von Mic10 in die Membransysteme im Inneren der Mitochondrien.

Wenn das Protein an seinem Zielort angekommen ist, bewirkt eine zweite charakteristische Struktur in Mic10, dass sich viele identische Kopien dieses Proteins zu einem ausgedehnten Protein-Gerüst zusammenlagern. Dieses hält die feinen und hoch spezialisierten Membranfaltungen der Mitochondrien zusammen.

Ist eines der beiden wichtigen Strukturelemente in Mic10 abgeschaltet, kollabieren Teile der Membran-Systeme und es treten Fehlfunktionen der Mitochondrien auf. Ist die Menge von Mic10 hingegen erhöht, kommt es zu einer massiven Ausdehnung der mitochondrialen Membranfaltungen.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Mic10 die strukturelle Basis von MICOS bildet und somit entscheidend am Aufbau der winzigen Generatoren in den Kraftwerken der Zelle beteiligt ist“, sagt Bohnert. Diese Entdeckungen könnten zukünftig dazu beitragen, verschiedene Erkrankungen besser zu verstehen, die mit dem fehlerhaften Aufbau von Mitochondrien und einem teilweisen Verlust der mitochondrialen Funktionen in Zusammenhang stehen.

Die an der Studie beteiligten Freiburger Wissenschaftler um van der Laan forschen am Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg und sind Mitglieder des Exzellenzclusters BIOSS Centre for Biological Signalling Studies sowie des Sonderforschungsbereichs 746 „Funktionelle Spezifität durch Kopplung und Modifikation von Proteinen“. Bohnert ist Postdoktorandin am Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg.

Originalpublikation:
Maria Bohnert, Ralf M. Zerbes, Karen M. Davies, Alexander W. Mühleip, Heike Rampelt, Susanne E. Horvath, Thorina Boenke, Anita Kram, Inge Perschil, Marten Veenhuis, Werner Kühlbrandt, Ida J. van der Klei, Nikolaus Pfanner, and Martin van der Laan: “Central Role of Mic10 in the Mitochondrial Contact Site and Cristae Organizing System", in: Cell Metabolism, published online May 5, 2015.

Kontakt:
PD Dr. Martin van der Laan
Institut für Biochemie und Molekularbiologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5270
Fax: 0761/203-5261
E-Mail: martin.van.der.laan@biochemie.uni-freiburg.de

Weitere Informationen:

http://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2015/pm.2015-05-06.71

Rudolf-Werner Dreier | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zebras: Immer der Erinnerung nach
24.05.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Wichtiges Regulator-Gen für die Bildung der Herzklappen entdeckt
24.05.2017 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten