Verlorene Gene für die metabolische Gentherapie
Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle und erzeugen den Großteil der Energie, die für alle Zellprozesse benötigt wird. Mitochondriale Erkrankungen führen zu verheerenden Störungen, die vor allem mehrere Systeme auf einmal betreffen, und sind vermutlich eine Folge von Defekten im System der mitochondrialen oxidativen Phosphorylierung. Enzyme der alternativen Oxidase (AOXs) bilden einen Teil von zusätzlichen Pfaden und fehlen bei vielen Wirbeltieren und Insekten, sind in anderen evolutionären Linien aber vorhanden. Ein klassisches Beispiel ist die Schlauchseescheide mit dem lateinischen Namen Ciona intestinalis. Das Projekt ALTERNATIVE OXIDASE (Investigating the roles of the mitochondrial alternative oxidase of Ciona intestinalis) untersuchte die Pfade, an denen AOX beteiligt ist, was seine Funktion reguliert und wie das Enzym sich auf den Stoffwechsel des Organismus auswirkt. Einblicke in die alternativen respiratorischen Pfade bei Tieren könnten die Grundlage für Therapien gegen mitochondriale Erkrankungen bilden. Die Forscher untersuchten die C. intestinalis AOX-Expression an der Fruchtfliege Drosophila melanogaster. Sie untersuchten, wie Ernährung, Temperatur und Gewebespezifität die Entwicklung und die männliche Wettbewerbsfähigkeit bei diesen transgenen Fliegen beeinflussen. Eine Begrenzung der Kohlenhydrate reduziert das erwachsene Schlüpfen, also die Entpuppung, auf maximal 35%. Bei 29 Grad Celsius, bei hohen oder Null-Zuckerwerten und fettreicher Ernährung gab es auch Probleme mit dem Schlüpfen. Die Ergebnisse weisen auf eine Korrelation zwischen einem niedrigen Zuckergehalt und hohem Fettgehalt und einer niedrigen Schlupfrate von erwachsenen Tieren hin. Das Sperma von AOX-exprimierenden Männern war im Gegensatz zum Wildtyp defekt. Während der Spermienkonkurrenz bei der Drosophila entfernte das zweite Männchen das erste Sperma von der weiblichen Spermienaufnahme und ersetzte es durch sein eigenes. Allerdings weist das AOX-exprimierende Männchen dieses Wettbewerbsmerkmal nicht auf, da das Sperma die Hoden nie verlässt, um in den Samenbläschen gespeichert zu werden. Die Forschung von ALTERNATIVE OXIDASE hat gezeigt, dass die AOX-Expression in Kombination mit Ernährung und Temperaturbelastungen die männliche Fitness beeinflussen kann. Diese zum ersten Mal gezeigten möglichen Nebenwirkungen müssen bei Forschungen zu AOX-Gentherapien gegen mitochondriale Erkrankungen berücksichtigt werden.
Schlüsselbegriffe
Gentherapie, Seescheiden, mitochondriale Erkrankungen, System der mitochondrialen oxidativen Phosphorylierung, AOX