Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tom22, der Türsteher am Mitochondrium

04.10.2013
Freiburger Forscherin entdeckt drei Signalwege, die das Tor zum Inneren der Zellkraftwerke regulieren

Mitochondrien verbrennen Zucker und beliefern die Zelle mit Energie. Sie galten lange als von der Zelle stark unabhängige Bestandteile. Carolin Gerbeth, Doktorandin am trinationalen Graduiertenkolleg „Membrane proteins and biological membranes“, zeigt jedoch gleich drei Signalwege auf, mit denen die Zelle Einfluss auf Vorgänge im Mitochondrium nimmt.


Angefärbte Mitochondrien in einer Bäckerhefezelle: Die Zelle steuert die Proteinzusammensetzung des Organells stärker als gedacht und kann auf diese Weise die Energieversorgung an die Umwelt anpassen.

© Rissler

In der Bäckerhefe fand sie in Zusammenarbeit mit weiteren Kolleginnen und Kollegen der Universität Freiburg drei Enzyme, die den Transport von Proteinen in die Mitochondrien steuern. Das Team veröffentlichte die Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Cell Metabolism“. „Unsere Arbeit bildet eine wichtige Grundlage, um solche Signalnetzwerke beim Menschen zu untersuchen und zu verstehen, welche Rolle sie bei der Entstehung von Krankheiten spielen.

In Tumorzellen ist der mitochondriale Energiestoffwechsel fehlgesteuert und es ist denkbar, dass diese Umprogrammierung über die hier entdeckten Signalwege vermittelt wird“, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Chris Meisinger, Exzellenzcluster BIOSS Centre for Biological Signalling Studies und Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg.

Mitochondrien ähneln einer Zelle in der Zelle: Vom Rest des Innenlebens durch zwei Membranen getrennt und mit eigenem Genom, ging man lange davon aus, dass sie zum Großteil unabhängig vom Zellkern reguliert werden. Allerdings werden die meisten Mitochondrien-Proteine von der DNA im Zellkern abgelesen und müssen nach ihrer Synthese im Cytosol, das die Zellkomponenten umgibt, in die Mitochondrien transportiert werden.

Die Sortierung der Mitochondrien-Proteine nach ihrem Bestimmungsort muss jedoch genau sein. Nicht alles darf die Hülle der Zellkraftwerke passieren: Nur mit molekularer Postadresse kommt ein Protein durch die zentrale Eintrittspforte in der Außenmembran des Mitochondriums, den TOM-Komplex. Zusätzlich zur molekularen Pore Tom40 besteht der Komplex aus Rezeptoren wie Tom22, der wie ein Türsteher entscheidet, wer rein kommt und wer nicht. Das richtige Outfit ist der molekulare Aufbau der Proteine.

Nicht nur, dass die Proteine im Mitochondrium von außen kommen: Das Eintrittstor wird auch von Proteinen aus der Zelle gesteuert, fand Gerbeth heraus. Sie zeigte, dass zwei dieser so genannten Kinasen das Tor durchlässiger oder dichter machen können, indem sie ein Phosphat an den Vorläufer des Proteins Tom22 ankoppeln. Der Auslöser ist in diesem Fall der Zucker Glukose, den die Hefe als Nahrungsmittel und Energiespender verwendet. Die Hefezelle kann so den Energiestoffwechsel im Mitochondrium an die veränderte Umwelt anpassen. Wenn zum Beispiel Glukose im Überfluss vorhanden ist, lassen die Poren weniger Proteine durch, die zur Energiegewinnung notwendig sind – die Mitochondrien gehen in den Sparmodus und lassen die Zelle ihre Energie aus dem Cytosol beziehen. Eine der Kinasen ist sogar direkt in der Außenmembran eingebettet, gleich neben dem TOM-Komplex. Nur wenige Proteinkinasen wurden bisher in Mitochondrien entdeckt.

Originalpublikation:
Glucose-Induced Regulation of Protein Import Receptor Tom22 by Cytosolic and Mitochondria-Bound Kinases (2013) Carolin Gerbeth, Oliver Schmidt, Sanjana Rao, Angelika B. Harbauer, Despina Mikropoulou, Magdalena Opaliñska, Bernard Guiard, Nikolaus Pfanner, and Chris Meisinger. Cell Metabolism, Volume 18, Issue 4, 578-587

doi: 10.1016/j.cmet.2013.09.006

Kontakt:
Prof. Dr. Chris Meisinger
Institut für Biochemie und Molekularbiologie
BIOSS Centre for Biological Signalling Studies
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5287
E-Mail: chris.meisinger@biochemie.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | Uni Freiburg im Breisgau
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Blockierung des Eisentransports könnte Tuberkulose stoppen
01.04.2020 | Universität Zürich

nachricht Universität Innsbruck entwickelt neuartiges Corona-Testverfahren
01.04.2020 | Universität Innsbruck

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: Blockierung des Eisentransports könnte Tuberkulose stoppen

Tuberkulose-Bakterien brauchen Eisen zum Überleben. Wird der Eisentransport in den Bakterien gestoppt, so kann sich der Tuberkulose-Erreger nicht weiter vermehren. Nun haben Forscher der Universität Zürich die Struktur des Transportproteins ermittelt, das für die Eisenzufuhr zuständig ist. Dies eröffnet Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Medikamente.

Einer der verheerendsten Erreger, der sich im Inneren menschlicher Zellen vermehren kann, ist Mycobacterium tuberculosis – der Bazillus, der Tuberkulose...

Im Focus: Blocking the Iron Transport Could Stop Tuberculosis

The bacteria that cause tuberculosis need iron to survive. Researchers at the University of Zurich have now solved the first detailed structure of the transport protein responsible for the iron supply. When the iron transport into the bacteria is inhibited, the pathogen can no longer grow. This opens novel ways to develop targeted tuberculosis drugs.

One of the most devastating pathogens that lives inside human cells is Mycobacterium tuberculosis, the bacillus that causes tuberculosis. According to the...

Im Focus: Corona-Pandemie: Medizinischer Vollgesichtsschutz aus dem 3D-Drucker

In Vorbereitung auf zu erwartende COVID-19-Patienten wappnet sich das Universitätsklinikum Augsburg mit der Beschaffung von persönlicher Schutzausrüstung für das medizinische Personal. Ein Vollgesichtsschutz entfaltet dabei in manchen Situationen eine bessere Schutzwirkung als eine einfache Schutzbrille, doch genau dieser ist im Moment schwer zu beschaffen. Abhilfe schafft eine Kooperation mit dem Institut für Materials Resource Management (MRM) der Universität Augsburg, das seine Kompetenz und Ausstattung im Bereich des 3D-Drucks einbringt, um diesen Engpass zu beheben.

Das Coronavirus SARS-CoV-2 wird nach heutigem Wissensstand maßgeblich durch Tröpfcheninfektion übertragen. Dabei sind neben Mund und Nase vor allem auch die...

Im Focus: Hannoveraner Physiker entwickelt neue Photonenquelle für abhörsichere Kommunikation

Ein internationales Team unter Beteiligung von Prof. Dr. Michael Kues vom Exzellenzcluster PhoenixD der Leibniz Universität Hannover hat eine neue Methode zur Erzeugung quantenverschränkter Photonen in einem zuvor nicht zugänglichen Spektralbereich des Lichts entwickelt. Die Entdeckung kann die Verschlüsselung von satellitengestützter Kommunikation künftig viel sicherer machen.

Ein 15-köpfiges Forscherteam aus Großbritannien, Deutschland und Japan hat eine neue Methode zur Erzeugung und zum Nachweis quantenverstärkter Photonen bei...

Im Focus: Physicist from Hannover Develops New Photon Source for Tap-proof Communication

An international team with the participation of Prof. Dr. Michael Kues from the Cluster of Excellence PhoenixD at Leibniz University Hannover has developed a new method for generating quantum-entangled photons in a spectral range of light that was previously inaccessible. The discovery can make the encryption of satellite-based communications much more secure in the future.

A 15-member research team from the UK, Germany and Japan has developed a new method for generating and detecting quantum-entangled photons at a wavelength of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Studie mit bispezifischem Antikörper liefert beeindruckende Behandlungserfolge bei Multiplem Myelom

01.04.2020 | Medizin Gesundheit

Unternehmenswissen - Wie gelingt der Umstieg von Präsenz auf Online?

01.04.2020 | Seminare Workshops

SmartKai – „Einparkhilfe“ zur Vermeidung von Schäden an Schiffen und Hafeninfrastruktur

01.04.2020 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics