CSN - Forum

07.06.2013 14:35
Die Zusammensetzung ist entscheidend
Rudolf-Werner Dreier Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Biochemiker zeigen, dass Lipide eine wichtige Rolle beim Einbau von Proteinen in die Membran von Mitochondrien spielen

Ein Team der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg um Privatdozent Dr. Thomas Becker hat nachgewiesen, dass der Einbau von Proteinen in die äußere Membran des Mitochondriums durch die Zusammensetzung der Lipiddoppelschicht der Membran beeinflusst wird. Mitochondrien führen zentrale Funktionen im Stoffwechsel der Zelle aus – sie stellen zum Beispiel Energie bereit. Die Forscherinnen und Forscher publizierten die Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Journal of Biological Chemistry.

Mitochondrien sind von zwei Membranen umgeben. Die äußere Membran ist die Kontaktoberfläche zum Zytosol, dem flüssigen Bestandteil der Zelle. An ihr laufen Signal- und Transportprozesse ab, die den Austausch von Molekülen und Ionen zwischen Mitochondrium und Zytosol erfordern. Dafür sind Membranproteine, die in diese Kontaktoberfläche integriert sind, unerlässlich. Einige von ihnen sind über eine oder mehrere Alpha-Helices in der Membran verankert, andere weisen eine Beta-Fassstruktur auf. Alle diese Proteine werden an zytosolischen Ribosomen gebildet und gelangen mithilfe so genannter Proteintranslokasen in die mitochondriale Außenmembran. Daneben enthält die Membran Phospholipiden, die in Form der Lipiddoppelschicht das Grundgerüst biologischer Membranen ausbilden. Während die Funktion der Proteintranslokasen zum Teil verstanden ist, ist die Rolle der Phospholipide der Außenmembran für den Einbau von Proteinen in die Membran weitgehend ungeklärt.

Im Rahmen einer Kooperation zwischen dem Exzellenzcluster BIOSS Centre for Biological Signalling Studies und dem Sonderforschungsbereich 746 hat das Team um Thomas Becker die Rolle des Phosphatidylethanolamins, eines der häufigsten Phospholipide der mitochondrialen Außenmembran, bei dem Einbau von Membranproteinen untersucht. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Günther Daum von der Technischen Universität Graz/Österreich und mit Prof. Dr. Nikolaus Pfanner von der Universität Freiburg charakterisierten die Forscher einen Stamm der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae, der einen reduzierten Gehalt an Phosphatidylethanolamin aufweist.

Dr. Susanne Horvath und Lena Böttinger aus Beckers Team fanden heraus, dass die Integration alpha-helikal verankerter Proteine in die mitochondriale Außenmembran in diesem Stamm nicht beeinträchtigt ist, wohingegen der Einbau von Proteinen mit Beta-Fassstruktur stark vermindert ist. Während Proteine mit einem alpha-helikalen Membrananker direkt vom Zytosol aus in die Membran gelangen, werden Proteine mit Beta-Fassstruktur zunächst mithilfe des TOM-Komplexes, der Proteintranslokase der Außenmembran, über die äußere Membran transportiert, um von dort aus in die Membran integriert zu werden. Der reduzierte Gehalt an Phosphatidylethanolamin beeinträchtigt den Transportvorgang über den TOM-Komplex und damit den ersten Schritt des Importwegs der Proteine mit Beta-Fassstruktur.

Die Wissenschaftler zeigen damit auf, dass nicht nur Proteintranslokasen, sondern auch die Lipidzusammensetzung einer Membran für die Integration der Proteine in die Lipiddoppelschicht eine wichtige Rolle spielt. Insbesondere wird deutlich, dass die Funktion von membranintegralen Proteinmaschinen wie dem TOM-Komplex von der Lipidumgebung direkt beeinflusst wird.

Kontakt:
Dr. Thomas Becker
Institut für Biochemie und Molekularbiologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg...

Prof. Dr. Martin Pall .... Dabei weist er auch auf Stoffwechselstörungen der Mitochondrien und die Bedeutung von Tetrahydrobiopterin hin, das selbst wieder in der Lage ist, einen weiteren Teufelskreis in Gang zu halten. (S.19)
Auslöser und auslösende Faktoren hinsichtlich NO-NO3-Teufelskreis nennt Prof. Pall auf S.17....

.... Frederick vom Saal, ein Biologe aus der Forschungsgruppe Endokrine Disruptoren an der Universität von Missouri...

... Das heißt, wenn man BPA ausgesetzt war und Symptome von Fettleibigkeit aufweist, würden Sie gerne Gegenmaßnahmen ergreifen und müssten erkennen, dass es nichts bringt, diese Person nur das essen zu lassen, was auch Sie essen – wegen dieser Chemikalie, von der wir feststellen, dass es umprogrammierte Gene in den Fettzellen sind, die anders funktionieren. Und die platzieren mehr Fett in ihre Fettzellen. Ihre Fettzellen sind im Vergleich zu normalen Fettzellen groß. Sie lagern dort einfach mehr Lipide ein. Und die Person kann nichts daran ändern. Aber Sie können dennoch die Ernährung dieser Person kontrollieren und nicht zulassen, dass es so weit kommt. Eines von den Dingen, die ich getan habe ist, meine Frau und ich haben in unserem Haushalt vor allem jede Art von Polycarbonat-Kunststoff verbannt...