Medizinische Universität Graz

Meine Abschlussarbeiten - Publikationen

Dissertation - Detailansicht

Gehe zu

Betreute Abschlussarbeiten

Sprachversion

Deutsch Englisch (Sprache des Volltextes)

Bibliografische Informationen

Titel

Einfluss von Hexokinase-1-Ringen auf die mitochondriale Funktion während Energiestress

Kurzfassung

Stoffwechselenzyme können sich bei Energiestress anpassen, aber die Mechanismen und Folgen dieser Anpassungen sind noch wenig erforscht. Wir entdeckten, dass sich Hexokinase 1 (HK1), ein Schlüsselenzym der Glykolyse, bei Energiestress zu ringförmigen Strukturen um Mitochondrien anordnet. Diese HK1-Ringe verengen die Mitochondrien an den Kontaktstellen mit dem endoplasmatischen Retikulum (ER) und verhindern die mitochondriale Teilung, indem sie das Dynamin-related Protein 1 (Drp1) von den mitochondrialen Verengungsstellen verdrängen. Mechanistisch gesehen haben wir festgestellt, dass der Mangel an ATP und Glukose-6-Phosphat (G6P) das Clustern von HK1 fördert. Außerdem fanden wir kritische Mutationen, die für die Bildung von HK1-Ringen entscheidend sind. Mithilfe dieser Mutationen konnten wir zeigen, dass HK1-Ringe die Mitochondrien zusammenhalten und dadurch den zellulären Stoffwechsel bei Energiestress beeinflussen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass HK1 ein robuster Sensor für Energiestress ist, der die Form, die Konnektivität und die Stoffwechselaktivität von Mitochondrien reguliert. Daher kann die Bildung von HK1-Ringen die mitochondriale Funktion bei Pathologien im Zusammenhang mit Energiestress beeinflussen. HK1 interagiert nachweislich mit dem Voltage-dependent anion channel 1 (VDAC1), einer wichtigen Pore in der äußeren Mitochondrienmembran, welche die Stoffwechsel- und Energiehomöostase kontrolliert. Die verfügbaren methodischen Möglichkeiten reichten nicht aus, um VDAC1 in lebenden Zellen genau sichtbar zu machen. Um eine präzise fluoreszenzmikroskopische VDAC1-Darstellung zu ermöglichen, haben wir den Tetracystein (TC)-Tag verwendet und die VDAC1-Dynamik in lebenden Zellen sichtbar gemacht. TC-markiertes VDAC1 zeigte eine clusterartige Verteilung auf Mitochondrien. Die Mehrheit der VDAC1-Cluster war an den Kontaktstellen zwischen ER und Mitochondrien lokalisiert. Bemerkenswert ist, dass wir während des Glukoseentzugs keine offensichtliche Kolokalisierung zwischen VDAC1 und HK1 beobachten konnten. Allerdings kolokalisierte VDAC1 bei apoptotischer Stimulation mit BCL-2 Antagonist/Killer (BAK)-Cluster. Außerdem wurde VDAC1 an mitochondrialen Teilungsstellen gefunden. Diese Ergebnisse unterstreichen die Eignung des TC-Tags für die Bildgebung von VDAC1 in lebenden Zellen und geben Aufschluss über die Rolle von VDAC1 bei verschiedenen zellulären Prozessen.

Schlagwörter

Energiestress, ER-Mitochondrien-Kontaktstellen, Glukosehunger, Glykolyse, Hexokinase, Live-Cell Imaging, mitochondriale Verengung, mitochondriale Spaltung, nicht-katalytische Funktionen, Proteincluster

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2024

Volltext

Volltext downloaden