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"Gestresste" Mitochondrien werden isoliert : ein Protein schlägt die Brücke zwischen Qualitätskontrolle und Dynamik
(2009)
- Mitochondrien sind die Kraftwerke unserer Zellen. In ihnen findet die Zellatmung statt, die unseren Körper mit lebenswichtiger Energie versorgt. Zusätzlich teilen sich die Zellorganellen und verschmelzen wieder miteinander im Minutentakt. Was aber passiert, wenn Teile dieses dynamischen Geflechts Defekte aufweisen? Die Antwort dazu könnte ein Protein sein, das auf zwei verschiedene Weisen in die Mitochondrien-Membranen eingebaut wird. Liegt keine kurze Form des Proteins vor, ist das ein Hinweis dafür, dass die Organellen defekt sind. Die Mitochondrien verbrennen die mit der Nahrung zugeführten Kohlenhydrate und Fette unter Verbrauch von Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser. Bei diesem Vorgang, der Zellatmung, wird über eine Reihe von Proteinkomplexen ein elektrochemisches Potenzial aufgebaut, das zur Produktion des Energieträgers ATP (Adenosintriphosphat) genutzt wird. ATP kann aus den Mitochondrien abtransportiert werden und steht somit als eine Art Treibstoff für alle Stoffwechselprozesse zur Verfügung. Die Arbeit der Mitochondrien ist der Hauptgrund für unseren täglichen Sauerstoffbedarf. Außerdem tragen die Nano-Kraftwerke der Zelle dazu bei, unsere Körpertemperatur auf 37 °C aufrechtzuerhalten. Aufgrund dieser zentralen Funktionen ist es nicht verwunderlich, dass eine Reihe von Krankheiten beim Menschen durch den Funktionsverlust von Mitochondrien verursacht oder beeinflusst wird. Das sind in erster Linie neurologische oder muskuläre Erkrankungen, aber auch Diabetes, Fettleibigkeit, verschiedene Formen von Krebs und Alterungsprozesse. Folglich ist es von immenser Bedeutung zu verstehen, wie Mitochondrien funktionieren, wie sie ihre Funktionalität aufrechterhalten und gegebenenfalls repariert oder entsorgt werden können. Dem können wir am Wissenschaftsstandort Frankfurt hervorragend nachgehen, da sich einige international ausgewiesene Forschungsgruppen in den Fachbereichen Medizin, Biologie, Chemie und am Max-Planck-Institut für Biophysik mit verschiedenen Aspekten der mitochondrialen Biologie befassen. In zahlreichen interdisziplinären Kooperationen wird so versucht, dieses komplexe System besser zu verstehen.
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Activation of hypoxia inducible factor 1 is a general phenomenon in infections with human pathogens
(2010)
- Background: Hypoxia inducible factor (HIF)-1 is the key transcriptional factor involved in the adaptation process of cells and organisms to hypoxia. Recent findings suggest that HIF-1 plays also a crucial role in inflammatory and infectious diseases. Methodology/Principal Findings: Using patient skin biopsies, cell culture and murine infection models, HIF-1 activation was determined by immunohistochemistry, immunoblotting and reporter gene assays and was linked to cellular oxygen consumption. The course of a S. aureus peritonitis was determined upon pharmacological HIF-1 inhibition. Activation of HIF-1 was detectable (i) in all ex vivo in biopsies of patients suffering from skin infections, (ii) in vitro using cell culture infection models and (iii) in vivo using murine intravenous and peritoneal S. aureus infection models. HIF-1 activation by human pathogens was induced by oxygen-dependent mechanisms. Small colony variants (SCVs) of S. aureus known to cause chronic infections did not result in cellular hypoxia nor in HIF-1 activation. Pharmaceutical inhibition of HIF-1 activation resulted in increased survival rates of mice suffering from a S. aureus peritonitis. Conclusions/Significance: Activation of HIF-1 is a general phenomenon in infections with human pathogenic bacteria, viruses, fungi and protozoa. HIF-1-regulated pathways might be an attractive target to modulate the course of life-threatening infections.
