Würzburger Zellbiologen finden Hormonrezeptoren in Mitochondrien
Steroidhormone - dazu gehören zum Beispiel die Sexualhormone und das Cortison, aber auch das Häutungshormon der Insekten, das Ecdyson - entfalten ihre Wirkung im Zellkern - so stand es jahrelang in den Lehrbüchern der Biologie zu lesen. Doch seit einigen Jahren ist bekannt, dass auch die Mitochondrien zu den Angriffspunkten dieser Hormone gehören. Wissenschaftler vom Biozentrum der Universität haben nun erstmals die entsprechenden Hormonrezeptoren in den Mitochondrien menschlicher Zellen nachgewiesen.
Diese ringförmigen Strukturen sind die Steroidhormon-Rezeptoren in Mitochondrien. Das Bild zierte die Titelseite des "European Journal of Cell Biology" Nr. 79 (2000). Es wurde mittels konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie aufgenommen. Bild: Hansen
Die ellipsenförmigen Mitochondrien sind die Energielieferanten der Zellen. Sie bestehen aus zwei ungleichen Hüllen, einer glatten äußeren und einer stark gefalteten inneren Membran. In der letzteren befinden sich die Enzyme, die für die Zellatmung und damit für die Energiegewinnung verantwortlich sind.
Diese Enzyme setzen sich aus mehreren Untereinheiten zusammen, deren Baupläne zum Teil im Erbgut des Zellkerns, zum Teil im Erbgut der Mitochondrien festgelegt sind. Damit ein funktionsfähiges Enzym entstehen kann, müssen die jeweiligen Gene koordiniert abgelesen werden - Zellkern und Mitochondrien müssen also gewissermaßen miteinander sprechen.
Auf der Suche nach Molekülen, die diesen Informationsfluss vermitteln, sind Wissenschaftler auf die Steroidhormone gestoßen. Deren molekularer Wirkungsmechanismus ist aufgeklärt: Sie binden an Rezeptoren, das sind Eiweißstoffe, die den Anfang bestimmter Gene erkennen und diese dann aktivieren oder inaktivieren.
Die Steroidhormon-Rezeptoren in den Zellkernen sind seit langer Zeit gut charakterisiert. Nun ist es der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Klaus Scheller vom Lehrstuhl für Zell- und Entwicklungsbiologie am Würzburger Biozentrum erstmals gelungen, auch in den Mitochondrien Rezeptoren für Steroidhormone, und zwar für Glucocorticoide, nachzuweisen. Glucocorticoide - dazu gehört auch Cortison - steuern den Stoffwechsel von Proteinen und Kohlenhydraten.
Sind diese Rezeptoren beschädigt, dann können sie nicht in die Mitochondrien gelangen oder dort nicht vom Hormon erkannt werden. Als Folge davon können die Gene der für die Zellatmung wichtigen Enzymuntereinheiten nicht abgelesen werden und die Energieproduktion wird gestört. Dies führt laut Prof. Scheller in vielen Fällen zu schweren Erkrankungen der Muskeln und des Nervensystems, unter anderem zu altersbedingten Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer und zur Huntington'schen Krankheit.
Gegenwärtig untersucht die Gruppe am Biozentrum die Rolle von hormongesteuerten Genen, welche die Aktivität der Mitochondrien in Bezug auf die Entstehung neuromuskulärer Erkrankungen steuern. Ziel ist es, neue Ansätze für die Diagnostik und Therapie zu entwickeln. Die Entdeckung der Glucocorticoid-Rezeptoren wurde bereits publiziert:
Scheller, K., Sekeris, C.E., Krohne, G., Hock, R., Hansen, I.A. und Scheer, U.: "Localization of glucocorticoid hormone receptors in mitochondria of human cells", European Journal of Cell Biology 79, 2000, Seiten 299-307.
Weitere Informationen: Prof. Dr. Klaus Scheller, T (0931) 888-4266, Fax (0931) 888-4252, E-Mail:
scheller@biozentrum.uni-wuerzburg.de
