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Mitochondriens andere Aufgabe ist es, die Stammzellenentwicklung zu kontrollieren
In einer bemerkenswerten Entdeckung zeigen Wissenschaftler, dass die Blockade der Aktivität eines Schlüsselenzyms in Mitochondrien verhindert, dass sich Stammzellen in Fruchtfliegen zu Eizellen entwickeln.
Mitochondrien spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Stammzellen.
Mitochondrien - winzige Verdauungssysteme, die in fast jeder Zelle des Körpers vorkommen - sind traditionell dafür bekannt, dass sie eine wichtige Rolle bei der Erzeugung von Energie für die Funktion von Zellen spielen.
In der neuen Studie, veröffentlicht in Nature ZellbiologieEin von Forschern des New Yorker Langone Medical Center, New York, geleitetes Team zeigt, dass die Rolle der Mitochondrien bei der Entwicklung von Stammzellen völlig verschieden ist von der Erzeugung von Energie für den Zellmetabolismus.
In ihrer traditionellen Rolle versorgen die Mitochondrien Zellen mit Energieeinheiten in Form von Adenosintriphosphat (ATP). Die chemische Reaktion, die ATP erzeugt, beruht auf einem wichtigen Enzym, dem ATP-Synthase-Enzym.
Die neue Forschung zeigt, dass die ATP-Synthase auch für die normale Stammzellentwicklung wichtig ist. Das Enzym steuert direkt das Wachstum und die Aufrechterhaltung von "Cristae" - den faltigen, gefalteten Membranen in den Mitochondrien -, während sich die Stammzellen teilen und die spezifischen Zellbestandteile der weiblichen Keimzelle oder des weiblichen Eies bilden.
Da die ATP-Synthase-Energieproduktion in allen Zellen mit einem Kern üblich ist, sagen die Forscher, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass das, was sie in den Fruchtfliegen-Experimenten gefunden haben, für alle Säugetiere, einschließlich Menschen, gilt.
Das Blockieren von 13 Schlüssel-ATP-Synthase-Proteinen stoppte die Eientwicklung
Die leitende Forscherin Ruth Lehmann, Professorin für Zellbiologie an der NYU Langone, sagt, dass frühere Studien beschädigte oder unreife Cristae bei verschiedenen Tierarten mit fehlerhafter ATP-Synthase entdeckt haben, aber dies ist die erste Studie, die eine Verbindung zur Stammzellenentwicklung zeigt.
In ihren Experimenten fanden Prof. Lehmann und Kollegen heraus, dass das Blockieren eines der 13 Schlüsselproteine, die mit der ATP-Synthase verbunden sind, die Entwicklung der Fruchtfliegen gestört oder blockiert hat.
Sie fanden auch, dass das Blockieren anderer Enzyme, die an der ATP-Produktion beteiligt sind - bevor die ATP-Synthase eintritt - die Entwicklung des Eies nicht schädigte.
Die Studie dauerte 2 Jahre, als das Team mehr als 8.000 Fruchtfliegengene durchmusterte, von denen man annimmt, dass sie an der Entwicklung von Stammzellen beteiligt sind, die zu Ei- oder Samenzellen führen. ATP-Synthase fiel auf - sie bemerkten, wie sie aktiv blieb, selbst wenn andere Enzyme, die an der ATP-Produktion beteiligt waren, abgeschaltet wurden.
Das Team plant zu untersuchen, ob Mitochondrien eine andere wichtige Rolle spielen
Prof. Lehmann erklärt, wie sie und ihre Kollegen die Forschung fortsetzen werden:
"Unser Team plant weitere Untersuchungen darüber, wie die ATP-Synthase die Crista-Entwicklung biologisch steuert und ob andere Entwicklungsrollen durch Mitochondrien beeinflusst werden."
Die Mittel für die Studie kamen vom US National Cancer Institute und dem National Institute of Child Health und Human Development, beide Teile der National Institutes of Health. Der Boehringer Ingelheim Fonds und die American Cancer Society unterstützten die Studie ebenfalls.
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