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Forscher entdecken das Protein SLC25A51, das NAD+ in Mitochondrien transportiert

Forscher entdecken das Protein SLC25A51, das NAD+ in Mitochondrien transportiert
  • Forscher entdecken, dass das Protein SLC25A51 NAD+ in die Mitochondrien transportiert.

  • NAD+ ist ein Coenzym, das jede Zelle benötigt; Ein Rückgang des NAD+ steht im Zusammenhang mit einer beschleunigten Alterung und der Entwicklung chronischer Krankheiten. 

  • Dies ist das erste Mal, dass ein spezifischer NAD-Transporter beim Menschen entdeckt wurde.

Dieser Artikel wurde im CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften veröffentlicht: News: 

Für ihr Wachstum benötigen Zellen verschiedene Nährstoffe und Vitamine. Eine zentrale Rolle im Stoffwechsel spielen sogenannte Solute Carrier (SLC), Proteine, die solche Stoffe über die Grenzen von Zellmembranen transportieren können. Wissenschaftler der Forschungsgruppe von Giulio Superti-Furga am CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften haben nun herausgefunden, dass das bisher nicht charakterisierte Protein SLC25A51 als Transporter für das Coenzym NAD in die Mitochondrien fungiert.

Dieses Molekül wurde bereits mit zahlreichen physiologischen und pathologischen Prozessen wie Alterung, neurologischen Erkrankungen und dem Stoffwechsel von Krebszellen in Verbindung gebracht. Daher eröffnen die Ergebnisse dieser Studie nicht nur neue Möglichkeiten zur Untersuchung der biologischen Rolle von NAD, sondern liefern möglicherweise auch die Grundlage für neue Therapieansätze. Die Arbeit wurde jetzt in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Solute Carrier (SLC) sind Proteine, die als Transporter fungieren und den Ein- und Austritt von Nährstoffen und Abfallprodukten in und aus der Zelle und ihren Organellen ermöglichen. Viele dieser Transportproteine ​​sind noch relativ wenig erforscht und die Frage, wie manche Nährstoffe in Zellen gelangen und diese verlassen, bleibt oft unbeantwortet.

Bisher ist noch nicht geklärt, wie Mitochondrien Zugang zu einem wichtigen Cofaktor unseres Stoffwechsels erhalten, dem sogenannten NAD (Nicotinamidadenindinukleotid). In der wissenschaftlichen Literatur gab es lediglich Hinweise auf mitochondriale NAD-Transporter in Pflanzen und Hefen. Erstautor Enrico Girardi und die Forschungsgruppe des wissenschaftlichen Direktors des CeMM Giulio Superti-Furga haben nun in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universität Bari (Italien) das Protein identifiziert, das für den wichtigen Transport von NAD in die Mitochondrien verantwortlich ist: SLC25A51.

Die Messung der Nährstoffpfade lieferte Beweise

Für ihre Untersuchungen nutzten die Wissenschaftler eine eigens erstellte Zelllinienbibliothek, die es ermöglicht, paarweise genetische Interaktionen zweier SLCs zu untersuchen. Ihre Gene werden sowohl einzeln als auch paarweise deaktiviert; Anschließend können die Auswirkungen dieser Eingriffe auf das Zellwachstum gemessen werden. Unter der kombinationsbedingten Vielzahl an gemessenen Interaktionen stachen einige rund um das bisher nicht charakterisierte Gen SLC25A51 hervor. Die anderen interagierenden SLCs transportieren verschiedene Nährstoffe, aber alle könnten über bekannte Stoffwechselprozesse mit NAD in Verbindung stehen.

„Durch die genaue quantitative Messung bestimmter Nährstoffe in den Zellen haben wir herausgefunden, dass das Vorhandensein von SLC25A51 mit der Menge an NAD korreliert und dass Zellen, denen SLC25A51 fehlt, extrem niedrige Mengen dieses Moleküls in ihren Mitochondrien aufwiesen“, erklärt der leitende Autor Giulio Superti-Furga.

„In unserer Studie zeigen wir auch, dass der bereits bekannte NAD-Transporter in Hefe und SLC25A51 in der menschlichen Zelle eine ähnliche Rolle spielen.“

Wichtiger Teil des wissenschaftlichen Puzzles

Die Frage nach der Existenz eines mitochondrialen NAD-Transporters beim Menschen wird seit einiger Zeit diskutiert.

Giulio Superti-Furga erklärt außerdem: „Die Ergebnisse unserer Forschung, die auch in zwei weiteren unabhängigen Studien von US-Laboren bestätigt wurden, liefern eine wichtige Antwort auf diese Frage und eröffnen die Möglichkeit, den NAD-Gehalt in diesem Schlüsselorganell zu beeinflussen.“ NAD ist mit vielen physiologischen und pathologischen Prozessen wie Alterung, neurologischen Erkrankungen und dem Stoffwechsel von Krebszellen verbunden. Unsere Studie stellt daher einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der biologischen Rolle dieses Moleküls dar. Gleichzeitig sehen wir auch das enorme therapeutisches Potenzial, das sich aus der Möglichkeit einer möglichen Modulation des NAD-Gehalts in Mitochondrien durch den Transporter SLC25A51 ergibt.“

Diese Studie wurde veröffentlicht in Naturkommunikation im Dezember 2020. 



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