Ein Gemeinschaftsprojekt zwischen den Labors von Maulik Patel, Assistenzprofessor für Biowissenschaften, und Kris Burkewitz, Assistenzprofessor für Zell- und Entwicklungsbiologie, hat einen neuen molekularen Weg identifiziert, der eine Schlüsselrolle bei der Fähigkeit von Zellen spielt, Stress zu erkennen und darauf zu reagieren Mitochondrien. Defekte in der Mitochondrienfunktion sind besonders relevant für das Altern und altersbedingte Krankheiten.
Unter der Leitung von James Held, einem Doktoranden im Patel-Labor, demonstrierte die Arbeit die kombinierte Expertise der Patel- und Burkewitz-Labors – jeweils in Genetik und in Zellbiologie und Bildgebung. „Während sich der größte Teil des Feldes auf Proteinschäden konzentriert, hatten Held und Patel eine sehr innovative Idee, um zu untersuchen, ob mitochondrialer Stress auf RNA-Ebene ausgelöst wird“, sagte Burkewitz. „Als sie eine weitere Überraschung fanden – Hinweise darauf, dass einige der Schlüsselereignisse in diesem neuen Weg außerhalb der Mitochondrien stattfanden – nutzten wir die Gelegenheit, um ihnen zu helfen, diese Prozesse auf der Ebene einzelner Organellen zu visualisieren.“
Gemeinsam entdeckten die Labore der Forscher einen neuartigen RNA-basierten Zellweg, der den vorherrschenden Mechanismus moduliert, der die mitochondriale Funktion unter Stress erhält.
Mitochondrien sind für die Produktion des größten Teils der Energie verantwortlich, die unsere Zellen benötigen, und der mitochondriale Zerfall steht in direktem Zusammenhang mit dem Altern und altersbedingten Krankheiten. Angesichts der Bedeutung der Mitochondrien haben Zellen die Möglichkeit, zu erkennen und zu reagieren, wenn die Mitochondrien unter Stress stehen, aber wie sie dies tun, ist nicht vollständig geklärt.
„Diese Arbeit hilft dabei, Zellwege zu identifizieren, die häufig bei Krankheiten und im Alter gestört sind“, sagte Held. „Diese könnten gezielt eingesetzt werden, um Krankheiten zu heilen und den Alterungsprozess zu verlangsamen.“
„Diese Arbeit eröffnet neue Wege für die Erforschung der Frage, wie Zellen gestresste Mitochondrien wahrnehmen und darauf reagieren, die wir hoffentlich kurzfristig angehen können“, sagte Patel. „Langfristig hoffen wir, Wirkstoffziele zu identifizieren, die es uns ermöglichen, diese mitochondrialen Stresserkennungswege zu manipulieren, um die mitochondriale Qualität bei Krankheit und im Alter aufrechtzuerhalten.“
Die Studie wurde veröffentlicht in eLife.
James P. Held et al., Ein tRNA-verarbeitendes Enzym ist ein Schlüsselregulator der mitochondrialen ungefalteten Proteinantwort, eLife (2022). DOI: 10.7554/eLife.71634