Mitochondrien trennen Müll - Jörn Dengjel veröffentlicht neue Forschungsergebnisse in Nature Communications

Um sich vor Schadstoffen zu schützen, müssen Zellen auch in den Mitochondrien aufräumen. Dass in diesem Prozess des ständigen Teilens und Vereinigens der Mitochondrien defekte Proteine aussortiert werden, hat FRIAS Junior Fellow Dr. Jörn Dengjel nun gemeinsam mit Forscherinnen und Forschern der Hebrew University in Jerusaelm/Israel herausgefunden. Das Team publizierte die Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Nature Communications“.

Der Prozess der Mitophagie, bei dem Verdauungsbläschen Mitochondrien umschließen, recycelt den Müll für die Zelle. Geschädigte Proteine können ihre Funktion nicht mehr richtig ausführen und müssen abgebaut werden. Im Alter und bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer treten Fehler im Verdau der Mitochondrien auf. Die Mitophagie zu verstehen könnte in Zukunft helfen, dem fehlerhaften Abbau der Zellbestandteile entgegenzuwirken. So können Forscher vielleicht neue Therapien für neurodegenerative Erkrankungen entwickeln.

Hefezellen besitzen im Gegensatz zu Bakterien Mitochondrien. Die Forscher um Dengjel verwendeten die Hefen, um die Vorgänge der Mitophagie zu beobachten. Dr. Hagai Abeliovich von der Hebrew University entwickelte eine neue Methode, Hefezellen dazu zu bringen, Mitochondrien zu verdauen. Bisher stressten Forscher Zellen dafür mit Chemikalien. Bei der neuen Methode passiert es von ganz allein – wenn die Hefezellen in Langzeitkulturen alle Nährstoffe aufgebraucht haben. Während der Mitophagie konnte Dengjel messen, dass nicht alle Proteine gleich schnell abgebaut und scheinbar sortiert werden. Nach welchen Regeln die Sortierung erfolgt, ist noch unbekannt. Die Forscher zeigten, dass die mitochondriale Dynamik aber eine Rolle spielt: Mitochondrien teilen und vereinigen sich ständig und sind auf diese Wiese miteinander vernetzt. Genetisch veränderte Hefen, denen diese Dynamik  fehlt, die aber kleine, runde Mitochondrien bilden, zeigen keine Sortierung der Proteine. „Wahrscheinlich werden die beschädigten Proteine mit jeder Fusion und Teilung langsam in einen Bereich des Netzwerkes sortiert. Dieses Mitochondrium wird markiert und abgebaut“, sagt Dengjel. Mitophagie spielt die Müllabfuhr, der Abfall wird also getrennt und recycelt. Als nächstes will Dengjel herausfinden, was ein Protein kennzeichnet, das aussortiert wird.

11/2013

Originalveröffentlichung:
H. Abeliovich, M. Zarei, K.T.G. Rigbolt, R.J. Youle and J. Dengjel (2013) Involvement of mitochondrial dynamics in the segregation of mitochondrial matrix proteins during stationary phase mitophagy, Nature Communications 4, Nr. 2789; doi:10.1038/ncomms3789.