Biochemie Wie Zellen sich an ihr Nahrungsangebot anpassen
Die Bäckerhefe hat Forschern der RUB erneut zu grundlegenden Erkenntnissen über die Vorgänge im Inneren von Zellen verholfen.
Dem Team um Prof. Dr. Ralf Erdmann aus der RUB-Abteilung Systembiochemie ist ein weiterer Schritt zum Verständnis wahrer Vielzweck-Organellen geglückt: In Peroxisomen, die unter anderem am Abbau von Fettsäuren beteiligt sind, entdeckten sie einen neuen Rezeptor namens Pex9p. Er kann gefaltete Proteine aus der Zellflüssigkeit in Peroxisomen importieren, wird aber nur unter ganz bestimmten Bedingungen produziert. Diese Beobachtung erklärt, wie sich Zellen an verschiedene Bedingungen anpassen können.
Überlebenswichtiger Zellbestandteil
Peroxisomen kommen überall im Körper vor und können viele Funktionen übernehmen. Sie sind am Abbau von Fettsäuren beteiligt, bauen Wasserstoffperoxid ab und sind beim Menschen an der Bildung von Gallensäuren beteiligt. Insgesamt sind bisher über 50 in Peroxisomen enthaltene Enzyme bekannt, bestimmte Proteine, die an verschiedensten Stoffwechselwegen beteiligt sind. Fehlen Peroxisomen, hat das für Menschen schwerwiegende Folgen und führt häufig zu einem frühen Tod.
Die Forscher nahmen in der Hefe einen Stoffwechselweg unter die Lupe, der es vielen Organismen ermöglicht, nicht fermentierbare Nährstoffe wie Alkohol oder Fettsäuren zu Zucker umzuwandeln. Bei der Verwertung von Alkohol entsteht dabei aktivierte Essigsäure in der Zellflüssigkeit, die dann von den ebenfalls dort befindlichen Enzymen verstoffwechselt wird. Beim Abbau von Fettsäuren wird die aktivierte Essigsäure nun nicht mehr in der Zellflüssigkeit, sondern in den Peroxisomen gebildet. Das bedeutet, dass die beteiligten Enzyme in die Peroxisomen transportiert werden, je nachdem, welches Nahrungsangebot vorherrscht.
Molekulare Transportursache
In der aktuellen Arbeit haben die Forscher die molekulare Ursache für den Transport der Enzyme in die Peroxisomen aufgeklärt. „Beim Wachstum der Hefe auf Fettsäuren wird der Rezeptor Pex9p produziert, der die Enzyme dann aus der Zellflüssigkeit in die Peroxisomen transportiert“, erklärt Ralf Erdmann. Pex9p ist somit ein neuer Importrezeptor der Peroxisomen, der unter bestimmten Bedingungen produziert wird und dann Enzyme selektiv aus in die Peroxisomen dirigiert.
„Der neu entdeckte Transportweg trägt somit zu unserem Verständnis von Peroxisomen als Vielzweck-Organellen bei, deren Anzahl, Größe und Stoffwechselaktivität an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden können“, so Erdmann.
