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Proteine steuern Versorgung des Körpers mit Eisen

Eisen ist ein lebenswichtiges Spurenelement. In zu großen Mengen kann es jedoch schädlich wirken und zum Organversagen führen. Mit dieser Problematik befasste sich nun eine neue EU-finanzierte Studie aus Deutschland. Wissenschaftler des Europäischen Laboratoriums für Molekular...

Eisen ist ein lebenswichtiges Spurenelement. In zu großen Mengen kann es jedoch schädlich wirken und zum Organversagen führen. Mit dieser Problematik befasste sich nun eine neue EU-finanzierte Studie aus Deutschland. Wissenschaftler des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) in Heidelberg entdeckten, dass die Körperzellen auf sogenannte IRP (eisenregulierende Proteine) angewiesen sind, die den Eisenhaushalt der Zelle und energieliefernde Prozesse in den Mitochondrien regulieren, damit diese den Körper ausreichend mit Energie versorgen können. Die Ergebnisse der Studie wurden im Fachblatt "Cell Metabolism" veröffentlicht. Die EU-Unterstützung lief über das EUROIRON1-Projekt (Genetic control of the pathogenesis of diseases based on iron accumulation), das mit 2,8 Millionen EUR unter dem Themenbereich "Biowissenschaften, Genomik und Biotechnologie im Dienste der Gesundheit" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) gefördert wurde. Mitochondrien liefern den Zellen Adenosintriphosphat (die universelle Form unmittelbar verfügbarer Energie in jeder Zelle), Häm (einen Bestandteil von Hämoglobin) sowie Proteine zur Biosynthese von Eisen und Schwefel, sogenannte Eisen-Schwefel-Cluster (ISC). Die Forscher des EMBL fanden heraus, dass die mitochondriale Eisenversorgung und -funktion von IRP abhängig ist. IRP sind zytosolische RNA (Ribonukleinsäure)-bindende Proteine, die die mRNA-Translation und -stabilität gewährleisten. Mitochondrien benötigen Eisen nicht nur, um richtig zu arbeiten, sondern sie wandeln es auch in andere Stoffe um, die die Zelle zum Leben braucht, u.a. ISC und Häm. Die Forscher untersuchten an Mausmodellen, wie das Fehlen von IRP1 und IRP2 in den Hepatozyten (Leberzellen mit verschiedenen lebenswichtigen Stoffwechselfunktionen) sowohl mitochondrial bedingten Eisenmangel als auch Funktionsstörungen der Mitochondrien selbst hervorrief, was die Leber so sehr schädigte, dass die Mäuse starben. Dr. Bruno Galy vom EMBL und Koautor der Studie erläutert hierzu: "Mäuse, deren Leberzellen keine IRP herstellen, sterben einige Tage nach der Geburt an Leberversagen. Die Mitochondrien in diesen Zellen weisen aufgrund des Eisenmangels strukturelle Defekte und Funktionsstörungen auf." Wie sich herausstellte, führt die mangelnde Produktion von IRP in den Zellen zu einer deutlich verringerten Eisenaufnahme, und die Systeme, die Eisen in der Zelle speichern und exportieren, werden übersteuert. In FolgeInfolge dieses Eisenmangels erhalten die Mitochondrien nicht genug Eisen und können ihre Funktion nicht mehr ordnungsgemäß erfüllen. Dadurch wiederum werden nicht mehr genug ISC und Häm für die Zellbestandteile hergestellt, die darauf angewiesen sind. In ihrer Studie kommen die Autoren zum Schluss, dass die Ergebnisse "die überlebenswichtige Rolle der IRP in der Zellbiologie belegen: IRP gewährleisten die Eisenversorgung der Mitochondrien, damit diese wichtigen Organellen den Zellen weiterhin Energie liefern können." "Wir vermuten, dass dies ein gängiger Prozess ist, mit dem viele Zellen ihren Eisenhaushalt regulieren und sicherstellen, dass die Mitochondrien ausreichend mit Eisen versorgt werden", sagt Dr. Matthias Hentze, einer der Forscher des EMBL-Teams. Daher ist der Prozess der Eisenregulierung besonders für Zellen wichtig, die viel mitochondriales Eisen benötigen, wie etwa die Vorläuferzellen roter Blutkörperchen, die Häm für den Sauerstofftransport produzieren. Trotzdem gibt es Erkrankungen, in denen die Mitochondrien das Eisen nicht aufnehmen können, sodass die Zelle einen Eisenmangel signalisiert und die Produktion von IRP anregt. Dies bewirkt einen Eisenüberschuss in den Mitochondrien, was Erkrankungen verursachen kann, bei denen kein Eisen mehr in das Hämoglobin eingebaut wird, u.a. die angeborene sideroblastische Anämie (bei der das Knochenmark keine normalen roten Blutzellen herstellen kann). An dieser Stelle will das EMBL nun weiterforschen.

Länder

Deutschland

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