03.12.2020

Wichtiges Transport-Protein für Zellstoffwechsel identifiziert

Ein bis dato noch kaum bekanntes Gen erweist sich als wichtiges Steuerelement mit dem Potential für die Entwicklung neuer Stoffwechseltherapien, die gegen altersbedingte Krankheiten oder Krebserkrankungen eingesetzt werden könnten. Das berichten Molekularmediziner/innen der ÖAW nun im Fachjournal Nature Communications.

Forscher/innen der ÖAW konnten jenes Protein identifizieren, das für den wichtigen Transport eines zentralen Kofaktors des Zellstoffwechsels, des sogenannten NAD (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid), in die Mitochondrien zuständig ist.
Forscher/innen der ÖAW konnten jenes Protein identifizieren, das für den wichtigen Transport eines zentralen Kofaktors des Zellstoffwechsels, des sogenannten NAD (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid), in die Mitochondrien zuständig ist. © Shutterstock

Solute Carrier (SLC) werden in der biomedizinischen Wissenschaft jene Proteine genannt, die als Transporter fungieren und den Ein- und Austritt von Nährstoffen und Abfallprodukten in und aus der Zelle und ihren Organellen ermöglichen. Viele dieser Transporterproteine sind nach wie vor relativ wenig erforscht und die Frage, wie manche Nährstoffe in die Zellen bzw. aus den Zellen kommen, blieb bisher häufig unbeantwortet.

Ungeklärt war bis dato auch, wie Mitochondrien Zugang zu einem wichtigen Kofaktor unseres Stoffwechsels, dem sogenannten NAD (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid), erhalten. In der wissenschaftlichen Literatur gab es lediglich Hinweise auf mitochondriale NAD-Transporter bei Pflanzen und Hefe. Enrico Girardi und die Forschungsgruppe von Giulio Superti-Furga, wissenschaftlicher Direktor des CeMM - Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW), konnten nun in Kooperation mit Wissenschaftler/innen der Universität Bari (Apulien, Italien) jenes Protein identifizieren, das für den so wichtigen Transport von NAD in die Mitochondrien zuständig ist: SLC25A51. Das berichtet das Team aktuell im Journal Nature Communications.

Messung der Nährstoffwege brachte Beleg

Für ihre Studien benutzten die Wissenschaftler/innen eine eigens kreierte Zelllinienbibliothek, welche es erlaubt, die paarweisen genetischen Wechselwirkungen von je zwei SLCs zu untersuchen. Deren Gene werden einzeln und auch paarweise ausgeschaltet, die Auswirkungen dieser Eingriffe auf das Zellwachstum können daraufhin gemessen werden. Unter der kombinatorisch-bedingten großen Zahl an gemessenen Wechselwirkungen fielen besonders einige rund um das bisher uncharakterisierte Gen SLC25A51 auf. Die anderen wechselwirkenden SLCs transportieren verschiedene Nährstoffe, die aber alle über bekannte Stoffwechselprozesse mit NAD in Verbindung gebracht werden konnten.

„Durch die genaue, quantitative Messung bestimmter Nährstoffe in den Zellen fanden wir heraus, dass das Vorhandensein von SLC25A51 mit der Menge an NAD korrelierte und dass Zellen, denen SLC25A51 fehlte, nur extrem niedrige Mengen dieses Moleküls in ihren Mitochondrien aufwiesen“, erklärt Giulio Superti-Furga. „In unserer Studie zeigen wir auch, dass der bereits bekannte NAD-Transporter in Hefe und SLC25A51 in der menschlichen Zelle eine ähnliche Rolle spielen.“

Wichtiger Puzzlestein in der Wissenschaft

Die Frage nach der Existenz eines mitochondrialen NAD-Transporters beim Menschen wurde in der Wissenschaft schon seit geraumer Zeit diskutiert. Giulio Superti-Furga: „Die Ergebnisse unserer Forschung, die auch in zwei weiteren unabhängigen Studien von US-amerikanischen Laboratorien bestätigt wurden, geben eine wichtige Antwort darauf und eröffnen die Möglichkeit, den NAD-Gehalt in diesem Schlüsselorganell zu beeinflussen. NAD wird mit vielen physiologischen und pathologischen Prozessen wie Alterung, neurologischen Krankheiten und dem Stoffwechsel von Krebszellen in Verbindung gebracht. Unsere Studie stellt daher einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der biologischen Rolle dieses Moleküls dar. Gleichzeitig sehen wir auch das enorme therapeutische Potenzial, das sich aus der Möglichkeit einer etwaigen Modulation des NAD-Gehalts in Mitochondrien durch den Transporter SLC25A51 ergibt.“

 

AUF EINEN BLICK

Publikation:

„Epistasis-driven identification of SLC25A51 as a regulator of human mitochondrial NAD import“, Enrico Girardi et al. Nature Communications, 2020
DOI: 10.1038/s41467-020-19871-x

Förderung:

Die Studie wurde durch die Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW), den Europäischen Forschungsrat (ERC) sowie den Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF finanziell unterstützt.

 


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