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Bonner Forscher finden neuen Mosaikstein im Fettstoffwechsel

15.02.2011
Ein Eiweiß reguliert offensichtlich den Auf- und Abbau der zellulären Fettspeicher. Forscher der Universität Bonn haben ein Eiweiß gefunden, das auf der Membran der Lipidspeichertröpfchen sitzt und mit wichtigen Akteuren des Zellstoffwechsels interagiert.

Die Erkenntnisse könnten dabei helfen, demnächst Krankheiten wie die Fettleber oder Störungen im Cholesterinstoffwechsel besser zu verstehen und zu behandeln. Die Publikation erscheint am 18. Februar in der Zeitschrift The Journal of Biological Chemistry (doi: 10.1074/jbc.M110.190785).

Das Eiweiß namens AUP1 ist in die Membran der zellulären Fettspeicher verankert und bindet an ein wichtiges Enzym des Zellstoffwechsels, hat das Team um Professor Dr. Christoph Thiele entdeckt. Dieses Enzym greift in den Abbau von großen Eiweißen in der Zelle ein. „Dieses Gefüge ergibt allerdings nur dann Sinn“, sagt Professor Thiele, „wenn die Lipidspeichertröpfchen über die besagte Eiweißkette Stoffwechselbestandteile regulieren, die Lipide auf- oder abbauen.“

Die Forscher vermuten daher, dass sich die Fettspeicher über AUP1 selbst in ihrer Größe und Zusammensetzung beeinflussen. „Wir nehmen an, dass über das Eiweiß auch der Cholesterinstoffwechsel der Zelle gesteuert wird“, fügt Professor Thiele hinzu.

Schalter mit bisher unbekannter Aufgabe

Das Eiweiß AUP1 kennt man schon länger, nur seine Funktion war bisher unbekannt. „Man wusste lediglich, dass das Eiweiß wie ein Schalter funktioniert“, erläutert Professor Thiele. „Es lässt sich von anderen Eiweißen ein- und ausschalten.“ Nun haben die Forscher den Hinweis darauf gefunden, dass AUP1 eine entscheidende Rolle für den Auf- und Abbau der Fettspeicher spielt.

Die Fettspeicher der Zelle arbeiten nach Angebot und Nachfrage: Hat die Zellen zu viele Fettsäuren, verknüpft sie mit Hilfe von Enzymen mehrere davon zu Lipiden und speichert diese im Innern der Lipidspeichertröpfchen. Braucht die Zelle Fettsäuren, beispielsweise zur Energiegewinnung, setzen andere Enzyme die Verbindungen aus den Fettspeichern wieder frei. Lipidspeichertröpfchen sind allerdings mehr als nur Energiereserven: Überschüssige freie Fettsäuren können beispielsweise Zellmembranen auflösen und sind daher schädlich. Die Zelle schützt sich also vor überschüssigen Fettsäuren, indem sie die Substanzen sicher in einem Sack, den Lipidspeichertröpfchen, verpackt und sie dort so lange sicher aufbewahrt, bis sie benötigt werden.

Das Gleichgewicht muss stimmen

Ist die Regulation im Auf- und Abbau der Fettspeicher gestört, kann das gefährlich werden, erklärt Dr. Johanna Spandl, Professor Thieles Mitarbeiterin. Zu viele freie Fettsäuren können Zellen entarten lassen und etwa eine Leberzirrhose auslösen, bei der das gesunde Lebergewebe durch nutzloses Bindegewebe ersetzt ist. Ein Zuviel an gespeicherten Lipiden wiederum kann Übergewicht oder eine Fettleber bewirken.

Auch die Synthese von Cholesterin ist an die Lipidspeichertröpfchen gekoppelt, haben amerikanische Wissenschaftler vor kurzem gefunden. Professor Thiele vermutet daher, dass das Eiweiß AUP1 auch eine wichtige Rolle im Cholesterinstoffwechsel spielt.

„Bisher weiß man allerdings noch sehr wenig darüber, wie der Auf- und Abbau von Lipidspeichertröpfchen auf zellulärer Ebene reguliert wird“, sagt Dr. Spandl. „Unsere Arbeiten liefern jetzt einen wichtigen Mosaikstein zur Lösung dieses Rätsels.“ Die Erkenntnisse könnten einen neuen Ansatzpunkt bieten, medikamentös in den Fettstoffwechsel einzugreifen und entsprechende Krankheiten zu behandeln.

Bisher haben die Wissenschaftler mit Zellkulturen gearbeitet. Als nächstes wollen die Forscher an Säugetieren überprüfen, wie sich der Stoffwechsel verändert, wenn das Eiweiß AUP1 fehlt. „Wir planen eine Knockout-Maus, die das Eiweiß nicht herstellen kann“, sagt Professor Thiele. „Und dann sehen wir, wie der Fettstoffwechsel dadurch beeinträchtigt wird.“

Die Publikation ist bereits als „Paper der Woche“ online erschienen:
J. Spandl, D. Lohmann, L. Kuerschner, C. Moessinger, C. Thiele: Ancient Ubiquitous Protein (AUP1) Localizes to Lipid Droplets and Binds the E2 Ubiquitin Conjugase G2 (UBE2G2) Via Its G2 Binding Region, The Journal of Biological Chemistry, 2011.
Kontakt:
Prof. Dr. Christoph Thiele
LIMES - Life and Medical Sciences Institute
Universität Bonn
Telefon: 0228/73-62817
E-Mail: cthiele@uni-bonn.de

Dr. Andreas Archut | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

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