Bedeutung der Kompartimentierung in der Stoffwechselregulation

Beschreibung

Abstract: Muskelarbeit, Nervenerregung, Sekretion, Wachstum und viele andere Leistungen der Zellen unseres Körpers benötigen Energie, welche in Form eines energiereichen chemischen Stoffes, ATP, bereitgestellt wird. Da die ATP Menge in den Zellen nicht sehr groß ist, muß bei plötzlich auftretendem Energiebedarf, durch z.B. Muskelkontraktion oder Nervenerregung, sichergestellt werden, daß die Energiequelle ATP nicht abnimmt und die Zerfallsprodukte ADP und Phosphat schnell beseitigt werden. In Muskel­ und Nervenzellen kommt deswegen noch ein weiterer energiereicher Stoff, das Creatin­Phosphat, in größeren Mengen vor, mit dessen Hilfe das ATP direkt am Ort des Energiebedarfs (z.B. von Ionenpumpen an der Zellmembran oder kontraktilen Proteinen der Muskelkontraktion) regeneriert werden kann. Die Reaktion wird in unmittelbarer Nachbarschaft zum ATP Verbraucher katalysiert durch ein Enzym mit Namen "Creatin­Kinase", welches bei der ATP Regenerierung das Creatin­Phosphat zu Creatin entlädt. Creatin­Phosphat kann somit bei rasch auftretenden Energiebedarf ein Absinken des ATP Spiegels abpuffern. Nun ist es notwendig das dabei entstehende Creatin schnell wieder aufzuladen. Dazu wird wiederum ATP verwendet. Es darf jedoch nicht das ATP sein, welches gerade für andere Zellarbeit dringend benötigt wird.

Dieses Problem wird gelöst durch eine besondere Organisation des Stoffwechsels: die ATP verbrauchenden Prozesse sind von den ATP bildenden aeroben Stoffwechselwegen durch Membranen getrennt. Der ATP bildende Stoffwechsel ist in den Mitochondrien lokalisiert. In unserem Projekt untersuchen wir den Energietransfer zwischen den Mitochondrien und den Energieverbrauchern in der Zelle. Es bedarf hierzu einer komplexen Organisation an der Oberfläche der Mitochondrien an der das Porenprotein in der Außenmembran, Creatin Kinase (auch Hexokinase) und das ATP/ADP Transportprotein in der Innenmembran der Mitochondrien beteiligt sind. Diese Poren und Transportproteine werden von uns isoliert und ihre Eigenschaften untersucht. Eine Eigenschaft, Komplexe untereinander und mit den Kinasen zu bilden, hat sich als besonders interessant herausgestellt. Diese Komplexe vermitteln Signale, einerseits an die Mitochondrien, andererseits von den Mitochondrien an die Zelle. Letztere Signale haben Bedeutung z.B. für die Regulation der Insulinfreisetzung aber auch fur die Auslösung des geregelten Zelltodes, der Apoptose.

"Unsere neuesten Arbeiten zeigen, dass in den Komplexen Cytochrom c organisiert ist, was als apoptotisches Signal freigesetzt werden kann".

Institutionen
  • FB Biologie
Mittelgeber
NameKennzifferBeschreibungLaufzeit
Ausschuss für Forschungsfragenkeine Angabe
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Laufzeit: 01.01.1972 – 04.08.2006