Forscher des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie und Epigenetik haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universitäten Freiburg und Bonn die entscheidende Rolle des Proteins MOF bei der Aufrechterhaltung der mitochondrialen Integrität durch Proteinacetylierung entdeckt. MOF dient als molekulare Brücke zwischen Epigenetik und Stoffwechsel. Es bildet einen Komplex, der Histone-Proteine acetyliert, um die Kompaktion des Chromatins im Zellkern zu lockern und Gene lesbar zu machen. Frühere Studien hatten MOF und seine Proteinpartner bereits in den Mitochondrien nachgewiesen, aber seine genaue Auswirkung auf die mitochondriale Funktion und den zellulären Stoffwechsel war unbekannt. Die Forscher stellten fest, dass der Verlust von MOF und seinen Komplexmitgliedern zu mitochondrialen Defekten führte, darunter Fragmentierung, verringerte Dichte der Cristae und beeinträchtigte oxidative Phosphorylierung. Das Protein COX17 wurde als wichtiges Ziel der MOF-vermittelten Acetylierung identifiziert, wobei der Verlust der Acetylierung seine Funktion in der Energieproduktion beeinträchtigte. Mutationen im MOF-Gen wurden bei Patienten mit mitochondrialen Defekten und Entwicklungsanomalien beobachtet, und die Forscher konnten Atemwegsdefekte in Zellen von Patienten teilweise durch acetylierungsmimetische Behandlung rückgängig machen. Diese Erkenntnisse können Auswirkungen auf das Verständnis der mitochondrialen Dysfunktion bei Krankheiten und Entwicklungsstörungen haben.
Einführung
Das Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik hat in Zusammenarbeit mit den Universitäten Freiburg und Bonn eine Studie durchgeführt, die die Bedeutung des Proteins MOF für die Aufrechterhaltung der mitochondrialen Integrität durch Proteinacetylierung aufdeckt.
Hintergrund
Frühere Forschungen hatten MOF und seine Proteinpartner in den Mitochondrien identifiziert, aber ihre genaue Auswirkung auf die mitochondriale Funktion und den Zellstoffwechsel blieb unbekannt.
Verständnis der Rolle von MOF
Die Forscher entdeckten, dass MOF als molekulare Brücke zwischen Epigenetik und Stoffwechsel fungiert. Es bildet einen Komplex, der Histonen-Proteine acetyliert und dadurch die Kondensation des Chromatins im Zellkern lockert und Gene lesbar macht.
MOF und die epigenetische Regulation
MOF bildet einen Komplex, der Histonen-Proteine acetyliert und dadurch die Kondensation des Chromatins lockert. Dadurch werden Gene für die zelluläre Maschinerie im Zellkern zugänglicher und lesbarer.
MOF und die mitochondriale Funktion
Die Studie fand heraus, dass der Verlust von MOF und seinen Komplexpartnern zu mitochondrialen Defekten führte. Diese Defekte umfassten eine Fragmentierung der Mitochondrien, eine verringerte Dichte der Cristae und eine Beeinträchtigung der oxidativen Phosphorylierung.
Auswirkungen auf die mitochondriale Struktur
Der Verlust von MOF führte zu einer Fragmentierung der Mitochondrien, was zu einer abnormen Struktur und einer beeinträchtigten Funktion führte.
Auswirkungen auf die oxidative Phosphorylierung
Eine reduzierte MOF-Expression beeinträchtigte die oxidative Phosphorylierung, die für die zelluläre Energieproduktion entscheidend ist.
Identifizierung wichtiger MOF-Ziele
Die Forscher identifizierten das Protein COX17 als wichtiges Ziel der MOF-vermittelten Acetylierung.
COX17 und Energieproduktion
COX17 spielt eine wichtige Rolle bei der Energieproduktion in den Mitochondrien. Die Acetylierung von COX17 durch MOF ist für seine ordnungsgemäße Funktionierung unerlässlich.
Auswirkungen auf Krankheiten und Entwicklungsstörungen
Die Studie ergab, dass Mutationen im MOF-Gen bei Patienten mit mitochondrialen Defekten und Entwicklungsanomalien beobachtet wurden.
Potentielle Behandlungsmöglichkeiten
Den Forschern gelang es, Atemwegsdefekte in patienteneigenen Zellen durch eine Acetylierungs-Mimetik-Behandlung teilweise rückgängig zu machen. Dies verdeutlicht das Potenzial für MOF-bezogene Therapien bei der Behandlung von mitochondrialen Dysfunktionen und Entwicklungsstörungen.
Fazit
Die Entdeckung der entscheidenden Rolle von MOF für die Aufrechterhaltung der mitochondrialen Integrität durch Proteinacetylierung eröffnet neue Wege, um mitochondriale Dysfunktionen bei Krankheiten und Entwicklungsstörungen besser zu verstehen. Sie bietet auch potentielle therapeutische Ansätze für die Behandlung.
