Mitochondrien: Kleines Protein spielt wichtige Rolle

Einem kleinen Protein verdanken Wissenschaftler der renommierten Universitäten Caltech und MIT eine große Erkenntnis: Sie haben eine unerwartete Funktion dieses Proteins entdeckt. Damit lösten sie ein Rätsel, das Forscher seit vielen Jahren beschäftigt hat. Sie entdeckten, wie dieses Protein die Zusammensetzung von Membranen von Mitochondrien reguliert.

MTCH2 richtet Proteine in Membran aus

Mitochondrien werden oft als Kraftstoffe der Zellen bezeichnet, weil sie Glukose aus dem Blut in Adenosintriphosphat, kurz ATP, umwandeln. Das ist die biochemische Art von Energie, die Zellen tatsächlich verwerten können. Deshalb hat die Funktion der Mitochondrien ein gewaltiges Wörtchen dabei mitzureden, ob wir uns energiegeladen fühlen oder nicht.

Die Membranen von Mitochondrien spielen dabei eine wichtige Rolle. Sie bestimmen unter anderem, wie gut Glukose aus dem Blut und andere Signalstoffe in die Mitochondrien eindringen können. Ein Team von Wissenschaftlern an Caltech hat jetzt entdeckt, dass das kleine Protein MTCH2 dabei entscheidend mitwirkt.

Entscheidend für Aufbau von Mitochondrien

Mehrere Studien haben bereits gezeigt, dass Mutationen im Protein MTCH2 mit einer Vielzahl von Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und Leukämie in Verbindung gebracht werden. Aber es war unklar, warum dieses kleine Protein einen so großen Einfluss auf die Funktion der Zellen ausübt.

Die neue Studie zeigt, dass MTCH2 entscheidend für den Aufbau der Mitochondrien einer Zelle ist. Genauer ausgedrückt: Es reguliert das sorgfältige Einfügen von Proteinen in die mitochondriale Außenmembran.

Mitochondrienmembran ermöglicht viele Prozesse

Die Forschung wurde im Labor von Rebecca Voorhees, Assistenzprofessorin für Biologie und Bioingenieurwesen und Ermittlerin des Heritage Medical Research Institute an Caltech, Pasadena, Kalifornien, durchgeführt. Im Verlauf der Studie arbeiteten die Caltech-Wissenschaftler eng mit dem Labor von Jonathan Weissman am Whitehead Institute am MIT in Cambridge, Massachusetts, zusammen.

Der Fachausdruck für Mitochondrium ist Organelle. Sie produziert nicht nur Energie, sondern fungiert auch als zellulärer Signalknoten. Die äußere Membran der Mitochondrien ermöglicht zahlreiche Prozesse, unter anderem die Erkennung von Krankheitserregern, die Einleitung eines Selbstzerstörungsprozesses namens Apoptose und den Abbau von Gehirnsignalmolekülen wie Dopamin.

Richtige Position der Proteine wichtig

Dafür sind Hunderte von Proteinen in die äußere Membran eingebettet. Entscheidend ist dabei die genaue Ausrichtung der Moleküle in der Membran. Wenn diese Proteine ​​nicht richtig eingefügt werden, können die Mitochondrien nicht gut funktionieren, was zu einer Vielzahl von Erkrankungen führt.

Eine Klasse von Proteinen, bekannt als alphahelikale Proteine, repräsentiert mehr als 90 Prozent der verschiedenen Arten von Proteinen in der äußeren Membran der Mitochondrien. Trotz ihrer Bedeutung hat die Art und Weise, wie sie in die Membran eingeführt werden, Forscher viele Jahre lang verwirrt.

MTCH2 notwendig und ausreichend

Die neue Forschung aus den Labors von Voorhees und Weissman stellt fest, dass ein Protein – MTCH2 – dafür verantwortlich ist, alpha-helikale Proteine ​​in ihrer richtigen Ausrichtung in die mitochondriale Außenmembran einzufügen.

Das Team entdeckte die Rolle von MTCH2, indem es ein umfangreiches Screening von Genen in menschlichen Zellen durchführte. Anschließend zeigten die Forscher anhand verschiedenster Experimente, dass MTCH2 sowohl notwendig als auch ausreichend ist, um diesen Insertionsprozess durchzuführen.

Quelle:

Guna A, Stevens TA, Inglis AJ, Replogle JM, Esantsi TK, Muthukumar G, Shaffer KCL, Wang ML, Pogson AN, Jones JJ, Lomenick B, Chou TF, Weissman JS, Voorhees RM. MTCH2 is a mitochondrial outer membrane protein insertase. Science. 2022 Oct 21;378(6617):317-322. doi: 10.1126/science.add1856. Epub 2022 Oct 20. PMID: 36264797. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36264797/)

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Kornelia ist ausgebildete Redakteurin, Buchautorin und freie Texterin. Ihre Erfahrung mit Ess-Störungen hat sie in drei Kochbüchern beschrieben, die alle den Gourmand World Cookbook Awards von Edouard Cointreau gewonnen haben. Ihr Buch Cooking for Happiness hat sogar den Titel ‘Best in the World’ in der Kategorie Innovativ erhalten. Neben Ernährung faszinieren sie vor allem Themen im Bereich Gesundheit. Ihr umfangreiches Wissen in diesen Gebieten stellt sie leicht verständlich dar. Besonders liegt ihr eine ganzheitliche Sicht der menschlichen Existenz im Allgemeinen und Körperfunktionen im Besonderen am Herzen.

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