Nanostruktur zellulärer Kraftwerke im Fokus

(umg) Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Förderung für die Forschungsgruppe „Architektur und Heterogenität der inneren mitochondrialen Membran auf der Nanoskala“ (FOR 2848) verlängert. Die Forschungsgruppe soll einen entscheidenden Schritt zur Aufklärung wichtiger Fragen zur mitochondrialen Ultrastruktur leisten, die essenzielle Aufgaben für die Zelle erfüllt. Die Gruppe bündelt die Expertise der Mitochondrienforschung an der Universitätsmedizin Göttingen (UMG), dem Max-Planck-Institut (MPI) für Multidisziplinäre Naturwissenschaften in Göttingen sowie vom MPI für Biologie des Alterns in Köln, dem Max-Delbrück-Zentrum für Molekulare Medizin in Berlin, der Universität Münster, der Universität Bochum, der Universität des Saarlandes, der Universität Freiburg und dem MPI für Biophysik in Frankfurt am Main. Sprecher der Gruppe ist Prof. Dr. Stefan Jakobs, Leiter der AG Hochauflösende Mikroskopie der Zelle in der Klinik für Neurologie der UMG. Die DFG fördert die Gruppe in ihrer zweiten Förderphase von Oktober 2022 bis September 2025 mit insgesamt knapp 1,3 Millionen Euro.

Die Wissenschaftler*innen beschäftigen sich seit 2019 mit Fragen zur Nanostruktur von Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle. Sie wollen im Detail verstehen, wie Mitochondrien ihre innere Struktur organisieren, welche Proteine daran beteiligt sind, wie sich auf kleinstem Raum unterschiedlich aktive Bereiche entwickeln und wie das Mitochondrien-Innere auf äußere Einflüsse reagiert. „Unser Verbund vereint Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus ganz Deutschland, um mit einer gemeinsamen Anstrengung diese und weitere Fragen zu beantworten“, sagt der Sprecher der Forschungsgruppe, Prof. Stefan Jakobs. „Die Stärke dieser ortsverteilten Forschungsgruppe liegt in der Kombination unterschiedlichster Technologien und Herangehensweisen, die an einem einzelnen Standort so nicht verfügbar sind.“ Zum Einsatz kommen biochemische Verfahren, um die Wechselwirkung zwischen mitochondrialen Proteinen darzustellen. Mit höchstauflösender Lichtmikroskopie und der Methode der Einzelmolekülverfolgung können ihre Verteilung in der Innenmembran gezeigt werden. Bildgebende Verfahren, wie die Kryo-Elektronenmikroskopie oder die FIB (Focused Ion Beam)-Scanning Elektronenmikroskopie, werden weitere Informationen über die Form einzelner Proteine und den 3D-Aufbau der inneren Mitochondrienmembran liefern.

HINTERGRUNDINFORMATIONEN

Jede Muskelbewegung und jeder Gedanke verbrauchen Energie, die dem Körper durch die Mitochondrien zur Verfügung gestellt wird. Diese „Kraftwerke der Zelle“ produzieren jeden Tag etwa das Äquivalent des Körpergewichtes an Adenosintriphosphat (ATP). Bei einem durchschnittlichen Europäer sind das immerhin fast 70 kg ATP! ATP wiederum ist der Treibstoff, der für die Mehrheit aller Vorgänge innerhalb der Zelle benötigt wird. Der komplexe innere Aufbau der Mitochondrien, mit einer glatten äußeren und einer stark eingefalteten inneren Membran, macht diese Energieproduktion erst möglich. In diesen Einfaltungen befinden sich die Proteine, die für die ATP-Produktion zuständig sind. An der Entstehung und dem Erhalt dieser inneren mitochondrialen Struktur sind eine Vielzahl an Proteinen und Prozessen beteiligt, deren Bedeutung und Zusammenspiel immer noch nicht vollständig verstanden ist.

Weitere Informationen zur FOR 2848 unter: https://for2848.de/

WEITERE INFORMATIONEN:
Universitätsmedizin Göttingen, Georg August Universität
Klinik für Neurologie
AG Hochauflösende Mikroskopie der Zelle
Prof. Dr. Stefan Jakobs (Sprecher der Forschungsgruppe 2848)
Telefon 0551 / 201-2531
sjakobs(at)gwdg.de
www.mitoweb.de