Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zellbiologie - Gute Nachbarschaft unter Mitochondrien

09.08.2013
Mitochondrien sind keine Einzelkämpfer: In der Zelle können sie zu komplexen, variablen Netzwerken fusionieren und so Defekte zumindest für eine gewisse Zeit kompensieren, wie eine neue Studie zeigt.

Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zellen: Sie liefern Energie, indem sie die universelle Energiewährung der Zelle – das ATP – produzieren. Darüber hinaus erfüllen sie aber auch zahlreiche andere Funktionen, so sind sie etwa an essentiellen Stoffwechselwegen beteiligt und spielen eine wichtige Rolle bei der Alterung und beim programmierten Zelltod.

Oft werden sie als einzelne bohnenförmige Gebilde dargestellt. Seit einiger Zeit ist aber bekannt, dass Mitochondrien eine sehr dynamische Morphologie haben und in der Zelle zu feinen Netzwerken fusionieren können, die je nach Zelltyp verschieden gestaltet sind. In Muskelzellen etwa schließen sich Mitochondrien zu langen „Kabeln“ zusammen.

Hyperfusion statt langer mitochondrialer „Kabel“

„Die Variabilität der Form und Struktur der Mitochondrien gehört zu den spannendsten Forschungsgebieten der Zellbiologie“, sagt Barbara Conradt, LMU-Professorin für Zell- und Entwicklungsbiologie, die mit dem Postdoc Stéphane Rolland und ihrem Team untersucht, welche Funktion das wandelbare Erscheinungsbild der Mitochondrien für die Zelle hat. Als Modellorganismus nutzten die Forscher eine Mutante des Fadenwurms Caenorhabditis elegans (C. elegans), bei der sich durch die Inaktivierung eines Gens die Mitochondrien in den Muskelzellen nicht mehr zu kabelförmigen Strängen zusammenschließen. „Stattdessen findet eine sogenannte Hyperfusion statt, das heißt, viele Mitochondrien fusionieren zu einem großen Gebilde, das fast wie eine Stück Schweizer Käse aussieht“, sagt Conradt.

Das inaktivierte Gen mma-1 ist auch für die ATP-Produktion in den Mitochondrien wichtig. Zum Erstaunen der Wissenschaftler produzierten die mutierten Zellen trotzdem weiterhin so viel ATP wie intakte Zellen, obwohl die Anzahl und Aktivität von mma-1 um 50 % vermindert war. „Daraus zogen wir den Schluss, dass die Hyperfusion der Zelle hilft, die ATP-Produktion effizienter zu machen“, sagt Conradt. Unterstützt wird diese Hypothese dadurch, dass Mutanten, bei denen die Hyperfusion verhindert wird, nicht lebensfähig sind.

Defektes Gen verursacht neurodegenerative Erkrankung

Dieselbe Hyperfusion von Mitochondrien fanden die Wissenschaftler in Kollaboration mit Konstanze Winklhofer auch in Säugetierzellen, wenn das zu mma-1 analoge Gen LRPPRC inaktiv ist. Allerdings funktionierte die Hyperfusion – wie auch bei C. elegans – nur eine begrenzte Zeit: Nach ein paar Tagen erfolgte ein Kollaps und die eingeschränkte ATP-Produktion konnte nicht mehr kompensiert werden. „Damit konnten wir erstmals die Hyperfusion als zeitlich begrenzten Rettungsversuch bei mitochondrialen Defekten nachweisen. Vermutlich funktioniert sie nur vorübergehend, weil durch das defekte Gen auch andere Funktionen der Mitochondrien beeinträchtigt werden“, sagt Conradt.

Interessanterweise steht ein Defekt im LRPPRC-Gen in Zusammenhang mit dem Leigh-Syndrom, einer schweren neurodegenerativen Krankheit, die auf einer Störung des mitochondrialen Energiestoffwechsels beruht. „Unsere Erkenntnisse haben daher auch medizinische Relevanz und können neue Einblicke in die Mechanismen dieser Krankheit eröffnen“, sagt Conradt, „unsere C.elegans-Mutante ist dafür ein hervorragendes Modell“. Als nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler untersuchen, ob die Hyperfusion wieder rückgängig gemacht werden kann, indem die Teilung der Mitochondrien angeregt wird – wenn dadurch genügend funktionsfähige Mitochondrien zur Verfügung stehen, könnte der Organismus den Defekt langfristig ausgleichen.
(PNAS 2013)
göd
Publikation:
Impaired complex IV activity in response to loss of LRPPRC function can be compensated by mitochondrial hyperfusion.
Rolland SG, Motori E, Memar N, Hench J, Frank S, Winklhofer KF, Conradt B.
PNAS 2013 Aug 6;110(32):E2967-76
doi: 10.1073/pnas.1303872110
Kontakt:
Prof. Dr. Barbara Conradt
Biozentrum der LMU München
Phone: 089 2180-74050
Email: conradt@biologie.uni-muenchen.de
Web: www.cellbiology.bio.lmu.de/people/principal_
investigators/barbara_conradt/index.html

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie