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Jul 31, 2023

Antioxidantien aus Mitochondrien schützen Zellen vor dem Absterben

Zusammenfassung: Das STARD7-Enzym hilft beim Transport des Antioxidans Coenzym Q aus dem

Zusammenfassung:Das STARD7-Enzym hilft beim Transport des Antioxidans Coenzym Q von den Mitochondrien zur Zelloberfläche.

Quelle:Max-Planck-Institut

Antioxidantien werden oft als Allheilmittel in der Ernährung beworben und als Nahrungsergänzungsmittel angeboten. Allerdings produziert unser Körper solche Radikalfänger auch selbst, einer davon ist Coenzym Q.

Jetzt haben Forscher vom Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns in Köln herausgefunden, wie der in unseren Mitochondrien produzierte Stoff an die Zelloberfläche gelangt und unsere Zellen vor dem Absterben schützt.

Coenzym Q ist ein Antioxidans, das für unseren Körper essentiell ist. Ein Mangel an Coenzym Q führt zu schwerwiegenden Erkrankungen wie dem Leigh-Syndrom – einer Erbkrankheit, bei der bestimmte Gehirnregionen betroffen sind und es unter anderem zu Muskelschwäche kommen kann.

Auch ein Mangel an Coenzym Q gehört zu den ersten Alterserscheinungen und kann bereits in den frühen 20ern auftreten. Aber warum können wir diesen Stoff nicht einfach mit der Nahrung aufnehmen?

„Coenzym Q ist ein stark hydrophobes Molekül, das unser Körper nur sehr wenig aus der Nahrung aufnimmt“, erklärt Soni Deshwal, Wissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns und Erstautorin der Studie. Ein Problem unserer Zellen ist aber auch, dass Coenzym Q nicht wasserlöslich ist.

Das Antioxidans wird in Mitochondrien gebildet und muss durch das wässrige Zellinnere namens Zytoplasma an die Oberfläche der Zellen gelangen, um oxidierte Lipidspezies zu neutralisieren.

„Mit unserer Forschung konnten wir nun die Proteine ​​identifizieren, die am Transport von Coenzym Q von den Mitochondrien zur Zelloberfläche beteiligt sind“, erklärt Deshwal.

Die Forscher fanden heraus, dass ein Enzym namens STARD7 beim Transport des Coenzyms hilft. Dieses Protein ist nicht nur in den Mitochondrien lokalisiert, sondern auch im Zytoplasma.

„Die Mitochondrien transportieren Coenzym Q aktiv an die Zelloberfläche, um die Zellen vor dem Zelltod zu schützen. Es ist, als ob die Mitochondrien Pflaster an die Oberfläche bringen, um die Zelle zu schützen“, sagt Deshwal.

„Dies zeigt erneut, dass Mitochondrien nicht nur als Energielieferant für unsere Zellen wichtig sind, sondern auch entscheidende regulatorische Rollen spielen.“

Langfristig erhoffen sich die Forscher durch ein genaues Verständnis dieses Transportprozesses den Transport von Coenzym Q in die Zellen betroffener Patienten und damit einen neuen Therapieansatz für Krankheiten wie das Leigh-Syndrom.

Autor:Maren BerghoffQuelle:Max-Planck-InstitutKontakt:Maren Berghoff – Max-Planck-InstitutBild: Das Bild stammt vom MPI f. Biologie des Alterns/ S. Deshwal

Ursprüngliche Forschung: Offener Zugang. „Mitochondrien regulieren den intrazellulären Coenzym-Q-Transport und die ferroptotische Resistenz über STARD7“ von Soni Deshwal. Naturzellbiologie

Abstrakt

Mitochondrien regulieren den intrazellulären Coenzym-Q-Transport und die ferroptotische Resistenz über STARD7

Coenzym Q (oder Ubiquinon) ist ein redoxaktives Lipid, das als universeller Elektronenträger in der mitochondrialen Atmungskette und als Antioxidans in der Plasmamembran dient und die Lipidperoxidation und Ferroptose begrenzt.

Die Mechanismen, die die Verteilung von zellulärem Coenzym Q nach der Synthese in den Mitochondrien ermöglichen, sind nicht verstanden.

Hier identifizieren wir das zytosolische Lipidtransferprotein STARD7 als kritischen Faktor des intrazellulären Coenzym-Q-Transports und Unterdrücker der Ferroptose.

Die doppelte Lokalisierung von STARD7 im Intermembranraum der Mitochondrien und im Zytosol nach der Spaltung durch die rhomboide Protease PARL gewährleistet die Synthese von Coenzym Q in den Mitochondrien und seinen Transport zur Plasmamembran.

Während mitochondriales STARD7 die Coenzym-Q-Synthese, die oxidative Phosphorylierungsfunktion und die Cristae-Morphogenese aufrechterhält, ist zytosolisches STARD7 für den Transport von Coenzym Q zur Plasmamembran erforderlich und schützt vor Ferroptose.

Eine Coenzym-Q-Variante konkurriert mit Phosphatidylcholin um die Bindung an gereinigtes STARD7 in vitro. Die Überexpression von zytosolischem STARD7 erhöht die ferroptotische Resistenz der Zellen, begrenzt jedoch die Häufigkeit von Coenzym Q in Mitochondrien und das Wachstum respiratorischer Zellen.

Unsere Ergebnisse zeigen somit die Notwendigkeit, die Coenzym-Q-Synthese und die zelluläre Verteilung durch PARL-vermittelte STARD7-Verarbeitung zu koordinieren und PARL und STARD7 als vielversprechende Ziele für die Beeinträchtigung der Ferroptose zu identifizieren.