Die Zellatmung ist ein komplexer und stark regulierter Prozess, der es den Zellen ermöglicht, Energie aus der Nahrung zu ziehen. Ein internationales Team von Wissenschaftlern in Finnland, Deutschland und Polen hat die wichtige Rolle langkettiger Fettsäuren bei der Steuerung dieses Prozesses untersucht. Die Ergebnisse, veröffentlicht in Naturkommunikationwird das Verständnis der mitochondrialen Funktion beleuchten, die Störungen im zellulären Energiestoffwechsel beinhaltet.
Sie sind winzige und hocheffiziente Energiefabriken, die in unseren Zellen arbeiten. Mitochondrien werden oft als „Kraftwerke“ bezeichnet und extrahieren die meiste Zellenergie aus der Nahrung. Forschern der Universität Oulu (Finnland), des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien (HITS, Deutschland) und der Universität Warschau (Polen) ist es nun gelungen nachzuweisen, wie langkettige Fettsäuren die darin enthaltene Energiemenge regulieren Vorgang, der als Zellatmung bezeichnet wird. Die Entdeckung ist bahnbrechend, da die Bedeutung der von Mitochondrien produzierten langkettigen Fettsäuren bei der Zellatmung bisher nicht bekannt war und die Ergebnisse einen völlig neuen Ansatz eröffnen.
„Diese Informationen helfen uns, Krankheiten, die mit einer Beeinträchtigung der Mitochondrienfunktion und der Zellatmung einhergehen, viel besser als zuvor zu verstehen“, sagt M. Tanvir Rahman von der Universität Oulu und Hauptautor der Veröffentlichung.
Die Studie ist Teil eines umfangreicheren Forschungsprojekts, das den Zusammenhang zwischen der Zellatmung und dem Ernährungszustand der Zelle untersucht. Die Wissenschaftler verwendeten eine Protein-Engineering-Methode, bei der die Mutanten des sogenannten MECR-Enzyms, das an der mitochondrialen Fettsäuresynthese beteiligt ist, mithilfe von Computermolekularmodellen zusammen mit Strukturbestimmung durch Kristallographie und anderen Experimenten entworfen wurden, um die Vorhersagen zu validieren. „Unsere Studie ist ein Beispiel für einen erfolgreichen Fall einer gezielten Proteinmodifikation“, sagt die Forscherin Kaija Autio von der Universität Oulu.
Die Experimente in dieser interdisziplinären Studie wurden von Biochemikern und Kristallographen der Fakultät für Biochemie und Molekulare Medizin der Universität Oulu und des Biozentrums Oulu durchgeführt, während die molekulare Modellierung von Computerbiophysikern des Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS) und durchgeführt wurde der Universität Warschau. „Diese Studie zeigt wirklich den Wert der Kombination von computergestützten und experimentellen Ansätzen, um komplexe biomolekulare Mechanismen aufzudecken“, sagt Rebecca Wade vom HITS.
Mehr Informationen:
M. Tanvir Rahman et al., Eine konstruierte Variante der MECR-Reduktase zeigt die Unverzichtbarkeit langkettiger Acyl-ACPs für die mitochondriale Atmung, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36358-7
Bereitgestellt vom Heidelberger Institut für Theoretische Studien gGmbH