Pflanzenprozesse liefern Aufschluss über menschliche Krankheiten
Verschiedene Gene im Mitochondriengenom kodieren für Proteine, die für molekulare Atmung und Energiebereitstellung zuständig sind. Die Synthese dieser Proteine ist daher für die Pflanze ein lebenswichtiger Prozess, an dem ein kompletter Satz von Transfer-Ribonukleinsäuren (tRNA) beteiligt ist. Da diese tRNA in einigen Organismen aber nicht in ausreichender Zahl vorhanden sind, um eine mitochondriale Translation zu gewährleisten, werden tRNA, die im Nukleus kodiert werden, aus dem intrazellulären Fluid (Zytosol) importiert. Obwohl der mitochondriale tRNA-Import ein weit verbreitetes Phänomen ist und experimentell sogar beim Menschen belegt ist, sind die hierfür zuständigen Mechanismen noch weitgehend ungeklärt. Als geeigneten Modellorganismus, um die Regulierung des tRNA-Imports und dessen Maschinerie zu untersuchen, wählte das EU-finanzierte Projekt CHLAMITRNA (Dissecting the cytosolic tRNA import process in mitochondria of the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii) die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii. Bei der Analyse des Importprozesses stellte sich heraus, dass die mitochondriale Population der im Nukleus kodierten tRNA primär komplementär mit der im Mitochondriengenom kodierten tRNA ist. Experimentelle Ergebnisse und Datenanalysen ließen vermuten, dass Identität und Konzentration der importierten tRNA durch die im Mitochondriengenom enthaltenen Informationen definiert werden könnten. Dies testeten die Forscher von CHLAMITRNA, indem sie das mitochondriale Genom von Chlamydomonas modifizierten und den Effekt auf den tRNA-Import beobachteten. Experimentell bestätigte sich diese Vermutung aber nicht. Mittels RNA-Silencing wurde der spannungsabhängige Anionenkanal (VDAC) untersucht – einer der wesentlichen Bestandteile von tRNA in der äußeren Mitochondrienmembran. Dieser Ansatz war erfolgreich, da er die Expression von VDACI- und VDACII-Proteinen herunterregulierte, was wiederum deutlich macht, dass physiologische Aktivitäten wie Atmung durch Mutationen beeinflusst werden können. Das Wissen um den Import mitochondrialer Nukleinsäure ist vor allem für technologische Anwendungen von Bedeutung, um Strategien zu entwickeln, wenn die mitochondriale Transformation gestört ist oder nicht stattfindet. Dies wiederum könnte zur Entwicklung neuer Interventionstherapien für humangenetische Erkrankungen beitragen, deren Ursache Mutationen in Genen sind, die für mitochondriale tRNA kodieren.
