Max-Planck-Forschungsgruppe
Sprenger

Molekularer Stoffwechsel & Energiehomöostase

Umweltbedingungen wie körperliche Aktivität, Ernährung und Stress beeinflussen unseren Stoffwechsel. Die Fähigkeit von Zellen, sich an veränderte Umweltbedingungen und Stoffwechselstress anzupassen, nimmt mit zunehmendem Alter ab, was zu einer gestörten Energiehomöostase, Fettleibigkeit und anderen altersbedingten Stoffwechselerkrankungen führt. Regelmäßige sportliche Betätigung kann den Stoffwechsel positiv beeinflussen und dadurch viele altersbedingte Stoffwechselerkrankungen verhindern oder lindern, was letztendlich die Gesundheitsspanne verlängert. Unsere Forschung nutzt Sport und altersbedingte Stoffwechselerkrankungen als Modelle, um unbekannte molekulare Mechanismen zu identifizieren, die eine Anpassung an veränderte Umweltbedingungen und Stoffwechselstress ermöglichen.

Das Sprenger Lab wird ab Juli 2024 bei uns forschen.

Zur Aufrechterhaltung der Energiehomöostase haben Zellen komplexe molekulare Stoffwechselnetzwerke entwickelt. Die intrazelluläre Kompartimentierung ermöglicht die Regulierung dieser Stoffwechselnetzwerke, schützt vor reaktiven Molekülen und schafft eine einzigartige chemische Umgebung. Mitochondrien sind Zellkompartimente, die zahlreiche Stoffwechselwege steuern, die für das Funktionieren dieser Netzwerke und die Aufrechterhaltung der Energiehomöostase wichtig sind. Intakte Mitochondrien sind der Schlüssel dafür, dass sich unser Stoffwechsel an veränderte Umweltbedingungen wie Ernährung, körperliche Aktivität oder Stress anpassen kann. Mit zunehmendem Alter nehmen die Mitochondrienfunktion und die Fähigkeit unseres Stoffwechsels, sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen, ab, wodurch die Energiehomöostase gestört wird und altersbedingte Stoffwechselerkrankungen entstehen. Regelmäßige körperliche Aktivität verbessert die Funktion der Mitochondrien erheblich, stellt den Stoffwechsel um, verhindert oder lindert viele altersbedingte chronische Erkrankungen und verlängert so die Gesundheitsspanne. Unser Wissen über die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen ist jedoch bei weitem noch nicht vollständig.

Das übergeordnete Ziel unserer Forschungsgruppe ist es, unbekannte molekulare Mechanismen zu identifizieren, die die mitochondriale Funktion steuern, die Energiehomöostase aufrechterhalten und vor altersbedingtem Abbau schützen. Zu diesem Zweck untersuchen wir den mitochondrialen Stoffwechsel als Reaktion auf körperliche Aktivität und bei altersbedingten Stoffwechselerkrankungen in verschiedenen Zelltypen im lebenden Organismus und in kultivierten Zellen. Wir interessieren uns für die Rolle so genannter "small molecules" in diesen Prozessen und untersuchen, wie sie die mitochondriale Funktion und Energiehomöostase auf molekularer Ebene regulieren.

Mit unserer Forschung wollen wir das Verständnis der grundlegenden zellulären Mechanismen erweitern, die die Anpassung an veränderte Umweltbedingungen und metabolischen Stress ermöglichen, und wir wollen die Grundlagen schaffen, um unsere Erkenntnisse auf die Prävention und Behandlung altersbedingter Erkrankungen des Menschen anzuwenden.

[ Mehr über unsere Forschung ]

Ausgewählte Publikationen

Ergothioneine boosts mitochondrial respiration and exercise performance via direct activation of MPST.
Sprenger, H.-G., Mittenbühler, M. J., Sun, Y., Van Vranken, J. G., Schindler, S., Jayaraj, A., Khetarpal, S., Vargas-Castillo, A., Puszynska, A. M., Spinelli, J. B., Armani, A., Kunchok, T., Ryback, B., Seo, H.-S., Song, K., Sebastian, L., O’Young, C., Braithwaite, C., Dhe-Paganon, S., Burger, N., Mills, E., Gygi, S. P., Arthanari, H., Chouchani, E. T., Sabatini, D. M., Spiegelman, B.M.
(2024) bioRxiv
 
Isolation of extracellular fluids reveals novel secreted bioactive proteins from muscle and fat tissues.
Mittenbühler, M. J., Jedrychowski, M. P., Van Vranken, J. G., Sprenger, H.-G., Wilensky, S., Dumesic, P. A., Sun, Y., Tartaglia, A., Bogoslavski, D., A, M., Xiao, H., Blackmore, K. A., Reddy, A., Gygi, S. P., Chouchani, E. T., Spiegelman, B. M.
(2023) Cell Metabolism
 
Fumarate is a terminal electron acceptor in the mammalian electron transport chain.
Spinelli, J. B., Rosen, P. C., Sprenger, H.-G., Puszysnka, A. M., Mann, J. L., Roessler, J. M., Cangelosi, A. L., Henne, A., Condon, K. J., Zhang, T., Kunchok, T., Lewis, C. A., Chandel, N. S., Sabatini, D. M. 
(2021) Science
 
Cellular nucleotide imbalance triggers mitochondrial DNA-dependent innate immunity.
Sprenger, H.-G., MacVicar, T., Bahat, A., Fiedler, K. U., Hermans, S., Ehrentraut, D., Milenkovic, D., Bonekamp, N., Larsson, N.-G., Nolte, H., Giavalisco, P., Langer, T.  
(2021) Nature Metabolism
 
Loss of the mitochondrial i-AAA protease YME1L leads to ocular dysfunction and spinal axonopathy.
Sprenger, H.-G., Wani, G., Hesseling, A., König, T., Patron, M., MacVicar, T., Ahola, S., Wai, T., Barth, E., Rugarli, E. I., Bergami, M., Langer, T.
(2019) EMBO Molecular Medicine

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