Zell-Kraft­werke haben eigenen “Werkstatt-Modus”

Zell-Kraft­werke haben eigenen “Werkstatt-Modus”

Eine durch Schäden gestörte Energie­ver­sorgung der Zelle kann sich selbst vor Funkti­ons­ein­bußen schützen und in einer Art Werkstatt-Modus reparieren. Das zeigt ein neues Paper von der Moleku­lar­bio­login Profes­sorin Dr. Aleksandra Trifu­novic, die am Exzel­lenz­cluster für Alterns­for­schung CECAD der Univer­sität zu Köln mitwirkt. Die Erkennt­nisse sind unter dem Titel „A salvage pathway maintains highly functional respi­ratory complex I“ in Nature Commu­ni­ca­tions erschienen.

Trifu­novic arbeitet an sogenannten Mitochon­drien, den Energie-Kraft­werken, die einer jeden Zelle innewohnen. Zu den Aufgaben von Mitochon­drien gehören ganz grund­le­gende Prozesse wie die konstante Versorgung der Zelle mit Energie. Die Kraft­werks­ma­schine in den Mitochon­drien besteht aus fünf Bauteilen, den so genannten Komplexen I – V. In ihnen wird schluss­endlich die Nahrung, die wir essen, in nutzbare Energie umgewandelt. Ist die zelluläre Energie­ver­sorgung aufgrund von Störungen in Signal­pro­zessen nicht mehr gewähr­leistet, zieht dies schwer­wie­gende Folgen für den gesamten Organismus und Krank­heiten nach sich.

„In unserer jüngsten Arbeit haben wir einen Rettungsweg entdeckt, mit dessen Hilfe Zellen Störungen eines besonders empfind­lichen Anteils des Komplex I reparieren können“, so Trifu­novic. „Etwas zu reparieren ist dabei ein weitaus ressour­cen­scho­nen­derer Selbst­hilfe-Mecha­nismus im Vergleich zu dem Aufwand, den eine vollständige Zerstörung und ein Neuaufbau dieses gesamten Bauteils bedeuten würde.“

Der von Trifu­novic identi­fi­zierte spezi­fische Rettungsweg wirke für die Zelle zudem wie ein Sicher­heits­ventil. Wird der Rettungsweg aktiv, schaltet sich das aus der Funktion geratene Bauteil ganz zügig in einen Shutdown-Modus und kommt „in die Werkstatt“. So verhindern die Zellen direkt, dass in der Kraft­werks­ma­schine schäd­liche reaktive Sauer­stoff­spezies produ­ziert und abgegeben werden. Trifu­novic: „Bislang ist nur sehr wenig darüber bekannt, wie diese Maschi­nerie gewartet und reguliert wird. Unsere Ergeb­nisse werfen Licht auf diesen Prozess und erlauben uns, weitere thera­peu­tische Möglich­keiten zu erforschen.“

Für anschlie­ßende Fragen hat die Moleku­lar­bio­login Trifu­novic bereits einen Anhalts­punkt. Neben der allge­meinen Neuheit des gesamten Mecha­nismus habe sie besonders erstaunt, dass es für den Organismus oftmals besser ist, einige Kraft­werks­ma­schinen-Bauteile trotz Schäden am Laufen zu halten und nicht alle geschä­digten Bauteile gleich­zeitig in den Reparatur-Modus zu stellen oder ganz abzubauen. Dabei spielen mögli­cher­weise Funktionen auch von einzelnen Kompo­nenten eine Rolle, die über die Energie­ver­sorgung hinaus­gehen. Wie weitrei­chend und vielseitig der jetzt entdeckte molekulare Repara­turpfad wirkt, möchte Trifu­novic weiter erfor­schen, um sein volles Potenzial für mögliche Krank­heits­the­rapien zu erkennen.

Textquelle: Gabriele Meseg-Rutzen / Univer­sität zu Köln

Bildquelle: Modell eines Mitochon­driums mit eigener DNA und Ribosomen / Übersee­museum Bremen / Lizenz: GNU General Public