Externes Mitglied: Larsson Gruppe

Mitochondriale Biologie

Mitochondrien sind Zellorganellen, die für den Stoffwechsel von zentraler Bedeutung sind und über eine eigene Erbsubstanz verfügen, die mitochondriale DNA. In unserer Forschungsgruppe untersuchen wir die molekularen Mechanismen, die für die Aufrechterhaltung der mitochondrialen DNA verantwortlich sind. 

Mitochondriale Dysfunktion ist stark in den Alterungsprozess involviert. Der alternde Mensch hat ein erhöhtes Niveau an somatischen mtDNA-Mutationen, die typischerweise eine klonale Ausdehnung erfahren, um mosaikartige Muster von Atmungskettendefekten in den betroffenen Organen zu verursachen. Das System der oxidativen Phosphorylierung (OXPHOS) produziert Adenosintriphosphat (ATP), die universelle Energiewährung in Säugetiergeweben. Das OXPHOS-System besteht aus zwei funktionellen Einheiten, d.h. der Atmungskette (Komplexe I-IV) und dem Phosphorylierungssystem, zu dem die ATP-Synthase (Komplex V) gehört. Der Elektronentransport durch die Komplexe I-IV ist an die Bildung eines Protonengradienten gekoppelt, der die ATP-Synthese durch Komplex V antreibt. Eine Störung der Atmungskette und damit eine unzureichende Versorgung mit ATP kann eine Vielzahl von Phänotypen verursachen, die mit dem Altern und altersbedingten mitochondrialen Erkrankungen in Zusammenhang stehen.

Mitochondrien beherbergen ihr eigenes Genom, das bei Säugetieren ~16 kb beträgt. Die mitochondriale DNA (mtDNA) von Tieren kodiert typischerweise 2 ribosomale RNAs (rRNAs) und 22 Transfer-RNAs (tRNAs). Darüber hinaus kodiert sie für 13 Proteine, die alle Bestandteile des oxidativen Phosphorylierungssystems sind. Die übrigen Proteine des OXPHOS-Systems werden vom Kern kodiert. Proteine der Atmungskette bilden Komplexe, die sich in der inneren Membran der Mitochondrien in einem dynamischen System befinden, in dem die einzelnen Komplexe mit übergeordneten Strukturen koexistieren.

In unserer Forschungsgruppe verwenden wir die Hausmaus (Mus musculus) als Modellorganismus, um die Mechanismen zu untersuchen, die die Aufrechterhaltung der mtDNA und die funktionelle Rolle von Superanordnungen von Atmungskettenkomplexen kontrollieren.

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