Frankfurt Institute for Molecular Life Sciences (FMLS) - CEF-MC

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anDreas reICHert
Andreas Reichert, Jahrgang 1969, hat
seit Oktober 2007 die Professur für
Mitochondriale Biologie im Rahmen
des CEF inne. Der gebürtige Münchener
studierte Biochemie an den Universitäten
von Bayreuth und Delaware, USA.
1999 promovierte er an der Ludwig-Maximilians-Universität
München und war
anschließend Postdoc am Max-Planck-
Institut für Evolutionäre Anthrophologie
in Leipzig. Im Dezember 2000 setzte Andreas
Reichert seine Forschung an der
Universität München als Gruppenleiter
fort. Sein Interesse an Mitochondrien
wurde schon während der Doktorarbeit
geweckt, und das Thema begeistert ihn
seitdem immer mehr. Wenn es seine
Zeit erlaubt, zieht es ihn und seine Frau
immer wieder in ferne Länder. Seine
sportlichen Interessen reichen von
Skifahren bis Tauchen. Neben der Reparatur
von Mitochondrien widmet er sich
auch sehr gerne der Reparatur seines
Oldtimer-BMW-Motorrads.
BIoGenese unD morpHoloGIe Von mItoCHonDrIen
DynaMiSCHe KraftwerKe
ein schwerpunkt unserer forschung
ist die untersuchung der Biogenese
und morphologie von mitochondrien, den
Kraftwerken der Zelle. Diese Zellorganellen
weisen eine außerordentlich hohe Dynamik
bezüglich ihrer struktur und lokalisierung
auf. Die Bedeutung dieser Dynamik für
die funktion der Zelle versteht man bisher
noch nicht. entgegen der häufigen Darstellung
als einzelne, isolierte strukturen
bilden mitochondrien ein röhrenförmiges
netzwerk, das seine Gestalt stetig ändert.
mitochondrien sind in der lage, sich zu
teilen und wieder miteinander zu fusionieren.
Diese prozesse laufen zellulär in etwa
im minutenrhythmus ab. störungen dieser
mitochondrialen Dynamik führen beim
menschen zu diversen störungen und schädigungen
des peripheren nervensystems, so
genannten neuropathien.
unserem team ist es gelungen, einen
molekularen mechanismus zu identifizieren,
der den funktionszustand von mi-
tochondrien mit ihrer morphologie verknüpft.
eine zentrale rolle spielt dabei die
spaltung des mitochondrialen fusionsfaktors
opa1 durch die m-aaa-protease. mutationen
in dem für opa1 codierenden Gen
sind für zahlreiche fälle von dominant-autosomal
vererbten schädigungen des sehnervs,
der optikusatrophie, verantwortlich.
In Zukunft wollen wir neben opa1 weitere
faktoren, die für die fusion und teilung
von mitochondrien oder für die ausbildung
einer bestimmen ultrastruktur von mitochondrien
notwendig sind, identifizieren
und biochemisch näher charakterisieren.
In Hefe konnten wir zeigen, dass das protein
fcj1 von zentraler Bedeutung für die
ultrastruktur von mitochondrien ist. es reguliert
die Bildung von einfaltungen der inneren
mitochondrienmembran, den Cristae.
unsere Gruppe konnte mit fcj1 erstmals ein
protein identifizieren, das an Crista Junctions,
engen flaschenhalsähnlichen Verbindungen
zwischen innerer Grenzmembran
Die ultrastruktur von
Mitochondrien wird
durch das Protein fcj1
beeinflusst. fehlt dieses,
kommt es nicht mehr zur
bildung von Crista Junctions,
die die verbindung
zwischen der inneren
grenzmembran und der
Cristaemembran darstellen.
Die auswirkung
einer fcj1-Deletion auf die
ultrastruktur lässt sich im
rechten bild erkennen.
Morphologie und funktion von Mitochondrien
sind miteinander verknüpft.
Die proteolytische Prozessierung
von oPa1 verknüpft mitochondriale
Dysfunktionen und die Morphologie
von Mitochondrien in Säugerzellen.
lange isoformen des fusionsfaktors
oPa1 sind für die fusion von Mitochondrien
notwendig. Sobald diese von der
m-aaa-Protease in kurze isoformen
umgewandelt werden, fragmentieren
Mitochondrien. Mitochondrien in rot
(Mitotracker red) und Kerne in blau
(DaPi) gefärbt. iMr, intermembranraum;
iM, innenmembran.
und Cristaemembran, lokalisiert ist und
für deren Bildung notwendig ist. Diese erkenntnisse
wollen wir nun auf säuger übertragen.
Insbesondere wollen wir klären, wie
die morphologie und ultrastruktur von mitochondrien
reguliert wird und welche makromolekularen
Komplexe dafür notwendig
sind. auch der Zusammenhang der genannten
prozesse mit dem alterungsprozess von
Zellen und der apoptose wird von uns intensiv
erforscht.
ob mitochondrien einer Qualitätskontrolle
unterliegen und wenn ja, wie diese
auf molekularer ebene erfolgt, sind weitere
fragen, mit denen wir uns beschäftigen.
Die rolle des intrazellulären abbaus von geschädigten
mitochondrien wird dabei gezielt
untersucht. letzteres erfolgt über mitopha-
gie, einem prozess, bei dem mitochondrien
in autophagosomen eingehüllt und schließlich
in den lysosomen abgebaut werden. Inwieweit
dies spezifisch für geschädigte mitochondrien
erfolgt und wie diese selektion
auf molekularer ebene ermöglicht wird, ist
eine der zentralen fragen. Wir untersuchen
dies mit Hilfe von Hefe als modellorganismus
und ebenso mittels Zellkulturmodellen
von säugern. unser Ziel ist dabei, grundlegende
Kenntnisse zur struktur, funktion
und der reparatur von mitochondrien
zu erlangen. Die aufklärung dieser grundlegenden
prozesse ist für ein besseres Verständnis
der entstehung zahlreicher neurodegenerativer
erkrankungen sowie des
zellulären alterungsprozesses von großer
Bedeutung.