Identifizierung von Bax-aktivierenden Proteinen
Final Report Abstract
Das ursprüngliche Ziel meines Projektes war die Identifizierung von Bax-aktivierenden Proteinen während der Apoptose. Im Verlauf dieser Arbeit entdeckte ich, dass sich die mitochondriale Morphologie nach Zugabe der Apoptose-induzierenden Stimuli zeitlich noch weit vor dem Einsetzen des apoptotischen Prozesses dramatisch änderte. Dabei beobachtete ich allerdings nicht wie erwartet eine Fragmentierung der Mitochondrien, sondern eine massive Fusion, die von uns im Laufe der Zeit als Stress-induzierte mitochondriale Hyperfusion (stress-induced mitochondrial hyperfusion, SIMH) bezeichnet wurde. Der Mechanismus und die physiologische Rolle der mitochondrialen Fusion ist zu grossen Teilen unklar. So können z. B. Mutationen in Fusionsproteinen im Menschen zu schweren neurodegenerativen Krankheiten wie z.B. Charcot-Marie-Tooth (CMT) Typ 2A oder dominanter optischen Atrophie (ADOA) führen. Da zudem der Prozess einer stress-induzierten mitochondrialen Fusion ein noch nicht beschriebenes Phenomän ist, entschlossen wir uns diesen Prozess aufzuklären. Im Verlauf unserer Studien identifizierten wir vor allem von translationhemmende Stressstimuli als Hauptursache für die Aktivierung der mitochondrialen Fusion. Wir konnten nachweisen, dass vor SIMH durch eine spezifische Aktivierung der mitochondrialen Fusion unter Mitwirkung der Fusionproteine OPA1 und MFN1 erfolgt und durchgeführt wird. Eine erhöhte mitochondriale Netzwerkbildung infolge einer Inhibierung der mitochondrialen Teilung konnte als Grund nahezu ausgeschlossen werden. Wir konnten nachweisen, dass SIMH im Gegensatz zur mitochondrialen Fusion unter Normalbedingungen, lediglich unprozessiertes OPA1 (L-OPA1) benötigt. Darüber hinaus waren wir in der Lage mit SLP-2 ein Protein der SPFH-Familie identifizieren, dass das Fusiomsproteins OPA1 spezifisch in Stresssituationen vor übermässiger Prozessierung schützt. Wir konnten ferner zeigen, dass Mitochondrien infolge stress-induzierter mitochondrialer Hyperfusion erhöhte Mengen ATP durch oxidative Phosphorylierung produzieren. Wir konnten auch nachweisen, dass SIMH-kompetente Zellen eine erhöhte Resistenz gegenüber apoptotischen, SIMH-induzierenen Stressstimuli aufweisen.
