Artikel zur Langlebigkeit

Neu entdecktes Protein recycelt alternde Mitochondrien

mitochondrien
  • Das Protein P17/PERMIT spielt eine Rolle bei der Wiederverwertung alternder oder dysfunktionaler Mitochondrien, die zu altersbedingten Krankheiten wie Krebs oder Alzheimer führen können.

  • Alternde Mitochondrien werden undicht, was zur Entwicklung reaktiver Sauerstoffspezies führt.

  • Ceramid ist ein Molekül, das die Mitophagie, die Verdauung alter Mitochondrien, auslöst.

  • Das PERMIT-Protein bringt das Enzym, das Ceramid produziert, in die Mitochondrien und reduziert so den Zellaufbau.

Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht

Das Altern und die Mechanismen dahinter bleiben eines der am besten gehüteten Geheimnisse des Lebens.

Wenn wir älter werden, beginnen unsere Zellen Anzeichen von Stress zu zeigen und bestimmte Bahnen werden aktiviert, um ihre Maschinerie zu recyceln und zu reparieren.

Ein Forscherteam der Medical University of South Carolina (MUSC) hat kürzlich einen neuartigen Akteur in diesen Signalwegen charakterisiert, ein Protein, das sie P17/PERMIT getauft haben.

Das Team wurde von Besim Ogretmen, Ph.D., SmartState Endowed Chair in Lipidomics and Drug Discovery am MUSC und Co-Leiter des Developmental Cancer Therapeutics Research Program am Hollings Cancer Center, geleitet. Das Team berichtet über seine Ergebnisse in der Septemberausgabe 2019 von Science Advances.

Dieser Befund könnte entscheidende Einblicke in altersbedingte Krankheiten wie Krebs und Alzheimer liefern, also Erkrankungen, bei denen die Mitochondrienfunktion fehlerhaft ist.

Mitochondrien fungieren als Motoren unseres Körpers und nutzen den Sauerstoff, den wir atmen, um den von uns verbrauchten Treibstoff zu verbrennen. Wenn Mitochondrien altern, neigen sie dazu, die Energie, die sie erzeugen, zu verlieren. Diese Energie lädt den Sauerstoff in unseren Zellen auf und führt zu hochreaktiven Sauerstoffradikalen, die unser Körper mit Antioxidantien zu reinigen versucht.

Undichte Mitochondrien sind eine schlechte Nachricht für die Zelle. Ceramid, ein Molekül, das als Reaktion auf Zellstress und -schäden produziert wird, sendet also ein Signal, um die Verdauung der alten Mitochondrien anzustoßen. Dieser Vorgang wird als „Mitophagie“ bezeichnet. Wenn der Schaden zu groß ist, als dass die Zelle sie normal reparieren könnte, kann Ceramid stattdessen den Zellen signalisieren, dass sie eine Form des kontrollierten Zelltods durchlaufen.

Was PERMIT so spannend macht, ist die Rolle, die es in den Anfangsschritten der mitochondrialen Regulation spielt. Als Reaktion auf Stress beginnt die Zelle, das Enzym zu produzieren, das für die Produktion von Ceramid verantwortlich ist. PERMIT verbindet sich mit dem neu hergestellten Enzym und transportiert es zu den Mitochondrien. Das als CerS1 bekannte Enzym kann dann Ceramid genau an der Stelle massenproduzieren, die für die mitochondriale Regulierung benötigt wird.

„Es ist sehr aufregend, dass wir PERMIT entdecken und charakterisieren konnten“, sagte Natalia Oleinik, Ph.D., die Wissenschaftlerin in Ogretmens Team, die für die Entdeckung von CerS1 verantwortlich ist. „Durch die Induktion von Zellstress und die Überwachung der verschiedenen Proteine, die CerS1 binden, konnten wir zeigen, dass PERMIT das Protein war, das dafür verantwortlich ist, CerS1 in die Mitochondrien zu bringen.“

Indem das MUSC-Team versteht, wie die Zelle auf Stress reagiert und wie die Proteine ​​verwendet werden, die Stress kontrollieren, kommt es dem Verständnis schwächender Zustände, die aus der Bildung defekter Mitochondrien resultieren, einen weiteren Schritt näher.

Krebszellen können auf defekte Mitochondrien angewiesen sein, um ihr Wachstum und ihre Weiterentwicklung voranzutreiben, und dabei die normalen Signale ignorieren, die sie zur Selbstzerstörung zwingen würden.

In der Zwischenzeit könnten die fehlgefalteten Proteine, die sich ansammeln und zur Alzheimer-Pathologie beitragen, ihren Ursprung in einer unsachgemäßen Beseitigung beschädigter Mitochondrien haben.

Durch die Aufklärung der Geheimnisse der Mitochondrienerhaltung hofft das Team am MUSC, eines Tages ein Therapeutikum entwickeln zu können, das die Signale der Ceramide nachahmt und so eine ordnungsgemäße Beseitigung der beschädigten Mitochondrien ermöglicht.

„Wir versuchen, den Zusammenhang zwischen Krebs und Alzheimer zu verstehen, und dieses Protein könnte der Zusammenhang sein“, sagte Ogretmen im Hinblick auf PERMIT. „Unsere Idee hier ist, dass wir, ohne PERMIT zu ändern, mit gezielten Therapeutika Ceramide in den Mitochondrien erzeugen können. Das wäre für beide Krankheiten am besten, da es bei der Behandlung von Krebs und bei der Lösung von Problemen im Zusammenhang mit Alzheimer helfen würde.“

Die Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte im September 2019.



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