Zellulärer Energieschalter ist in allen Lebewesen gleich

20. September 2016, 12:20
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Spar- und Aktivitätszeiten werden in Pflanzen und Tieren von dem gleichen molekularen Schalter bestimmt

Wien – Die Naturwissenschaft kennt mehr als 200 Erklärungen für den Begriff "Leben" – ein deutlicher Hinweis darauf, dass sich die Forschung nicht leicht tut mit einer eindeutigen Definition. Ein Team um den Systembiologen Wolfram Weckwerth von der Universität Wien hat in jüngsten Studien gezeigt, dass der Energiehaushalt in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle spielt: Ob Mensch, Maus oder Gänseblümchen, alle haben in ihren Zellen den gleichen molekularen Schalter, der entscheidet, ob gerade Ruhe oder hohe Aktivität angesagt ist, fanden die Wiener Forscher mit internationalen Kollegen heraus.

Es gibt in "höheren Zellen" (also jenen mit echtem Zellkern wie bei Tieren und Pflanzen) zwei Gegenspieler, die beide messen, wie viel Energie zur Verfügung steht und von denen sich jeweils einer durchsetzt, wenn die Reserven niedrig oder hoch sind, erklärte Weckwerth vom Department für Ökogenomik und Systembiologie der Universität Wien.

Sparmodus bei leeren Akkus

So ist "TOR" aktiv, wenn die Energiespeicher voll sind, und die Zellen wachsen, vermehren sich und stellen reichlich Stoffwechselprodukte her. Sind die Akkus fast leer, meldet sich "AMPK" zu Wort, schaltet die TOR-Signalwege ab und bringt die Zellen in den Sparmodus. Außerdem bauen sie dann alle möglichen Stoffe ab, aus denen sie Energie gewinnen können, sagte Weckwerth.

Mit einem internationalen Team hat Weckwerth herausgefunden, dass "AMPK" in Pflanzen (wo es unter dem Alias "SnRK1" bekannt ist) genau das selbe tut wie seine Verwandten in Menschen und Mäusen. Wird es lange finster, können die Pflanzen keine Energie mehr durch Photosynthese gewinnen, und AMPK/SnRK1 schaltet den Sparmodus ein. Ist dieser Schalter defekt, bleibt der TOR-Signalweg aktiv und die Zellen kommen nicht mehr zur Ruhe. Das ist für die Pflanzen tödlich.

Uralter Mechanismus

Die Forscher rekonstruierten auch die Herkunft der beiden: AMPK gibt es schon in Bakterien, berichten sie in den Fachmagazinen "Scientific Reports" und "Journal of Experimental Botany Advance Access", und wird von da an universell verwendet. TOR kam erst bei Organismen mit Zellkern dazu, wie Pflanzen und Tieren. Möglicherweise ist es bei diesen "höheren Lebewesen" für die Kommunikation der "Kraftwerke" in den Zellen (den sogenannten Mitochondrien) mit der "Zentrale" (Zellkern) nötig, meinen sie. (APA, red, 20.9.2016)

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