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Dissertation - Detailansicht
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Bibliografische Informationen
 Die gezielte Modifizierung der mitochondrialen Ca²⁺-Aufnahme und die Erforschung der räumlichen Verteilungsdynamik von MICU1 und MCU in Zellen  
 Die mitochondriale Aufnahme von Ca²⁺ ist ein essenzieller und streng regulierter Prozess in Zellen. Bereits geringfügige Veränderungen an den beteiligten Schlüsselproteinen können zu signifikanten zellulären Dysfunktionen und letztendlich zum Zelltod führen. Der mitochondriale Ca²⁺-Uniporter (MCU) bildet zusammen mit dem essentiellen MCU-Regulator ein Multimer und generiert dadurch einen Ca²⁺-permeablen Kanal, dessen Aktivität durch das mitochondriale Ca²⁺-Aufnahme 1 (MICU1) Protein moduliert wird. Als zentrales Energieversorgungszentrum der Zelle sind Mitochondrien in zahlreiche pathologische Prozesse involviert. Der Proteinkomplex, der die mitochondriale Ca²⁺-Aufnahme vermittelt, hat daher als vielversprechendes Ziel für pharmakologische Interventionen große Aufmerksamkeit erlangt.

In der vorliegenden Studie untersuchen wir die Wirkung von JTV-519 auf die mitochondriale Aufnahme von Ca²⁺. JTV-519 befindet sich aufgrund seiner kardioprotektiven Wirkung, die auf der Hemmung des Ryanodin-Rezeptors 2 und der Sarco/endoplasmatischen Retikulum Ca²⁺-ATPase beruht, in der klinischen Testphase. Unsere Ergebnisse zeigen, dass JTV-519 die mitochondriale Ca²⁺-Aufnahme potenter inhibiert als alle bisher beschriebenen Wirkungen. Eine Voraussetzung für den molekularen Wirkmechanismus von JTV-519 ist jedoch die PRMT1-vermittelte Methylierung von MICU1. Dies positioniert JTV-519 als potenziellen Wirkstoff, der selektiv in Krebszellen und Zellen mit hoher PRMT1-Aktivität wirkt.

Darüber hinaus verwendeten wir hochauflösende Stimulated Emission Depletion (STED)-Mikroskopie und entwickelten eine neue Analysemethodik, um die sub-mitochondriale Verteilungsdynamik von MCU und MICU1 vor und nach Stimulierung zu analysieren. Die vorliegende Studie baut auf der zuvor verifizierten exklusiven Lokalisation von MICU1 im Intermembranraum und der lateralen Beweglichkeit von MCU entlang der inneren mitochondrialen Membran auf. Wir nutzten ein flexibles Histogramm, um die Verteilung von Proteinen innerhalb der Mitochondrien zu analysieren und eine eindimensionale Darstellung der Proteinlokalisation entlang einer definierten Distanz zu generieren. In Kombination mit optimaler Transportkolokalisationsanalyse konnten wir die sub-mitochondriale Proteinverteilung weiter präzisieren.

Die Ergebnisse zeigen, dass in HeLa-Zellen ein Anstieg der Ca²⁺-Konzentration zur Translokation von MCU von der Cristae-Membran zur inneren Membran führte. In der AC16 Kardiomyozytenzelllinie ist MCU ohne Stimulierung hauptsächlich an der IBM lokalisiert und translokiert bei steigender Ca²⁺ Konzentration zur CM. Unsere Daten beschreiben eine neuartige, unvoreingenommene Analysemethode für hochauflösende STED Mikroskopie. Weiters beleuchten unsere Ergebnisse Unterschiede in der räumlichen Verteilungsdynamik von MCU in Zelllinien mit unterschiedlichen MICU1:MCU-Verhältnissen.

 
 MCU;MICU1;Mitochondrien;STED;SIM;hochauflösend;Fluoreszenzmikroskopie  
 
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Autorinnen*Autoren / Co-Autorinnen*Co-Autoren
  Hirtl, Martin; BSc MSc
Betreuende Einrichtung / Studium
  Lehrstuhl für Molekularbiologie und Biochemie
 UO 094 202 PhD-Studium (Doctor of Philosophy); Humanmedizin  
Betreuung / Beurteilung
  Graier, Wolfgang; Univ.-Prof. Mag.pharm. Dr.rer.nat.
  Malli, Roland; Assoz. Prof. Priv.-Doz. Mag.pharm. Dr.rer.nat.
  Groschner, Klaus; Univ.-Prof. Mag.pharm. Dr.rer.nat.