In einer bemerkenswerten Entdeckung zeigen Wissenschaftler, dass die Blockierung der Wirkung eines Schlüsselenzyms in Mitochondrien die Stammzellen von der Entwicklung zu Eizellen in Fruchtfliegen stoppt.

Mitochondrien spielen eine wichtige Rolle bei der Stammzellentwicklung.

Mitochondrien - winzige Verdauungssysteme, die in fast jeder Zelle des Körpers gefunden werden - sind traditionell bekannt für ihre entscheidende Rolle bei der Erzeugung von Energie für Zellen zu funktionieren.

In der neuen Studie, veröffentlicht in Natur Zellbiologie , Ein Team von Forschern aus NYU Langone Medical Center, NY geführt, zeigt, dass die Rolle der Mitochondrien bei der Entwicklung von Stammzellen ist völlig verschieden von der Produktion Energie für den Zellstoffwechsel.

In ihrer traditionellen Rolle liefern Mitochondrien Zellen mit Energieeinheiten in Form von Adenosintriphosphat (ATP). Die chemische Reaktion, die ATP produziert, beruht auf einem wichtigen Enzym namens ATP-Synthase-Enzym.

Die neue Forschung zeigt, dass ATP-Synthase auch für die normale Stammzellentwicklung wichtig ist. Das Enzym kontrolliert direkt das Wachstum und die Erhaltung von "cristae" - die faltigen, gefalteten Membranen innerhalb der Mitochondrien -, wie die Stammzellen sich teilen und die spezifischen Zellkomponenten der weiblichen Keimzelle oder des Eies bilden.

Da die ATP-Synthase-Energieproduktion in allen Zellen mit einem Kern üblich ist, sagen die Forscher, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass das, was sie in den Fruchtfliegenexperimenten gefunden haben, für alle Säugetiere, einschließlich Menschen, gilt.

Das Blockieren von 13 Schlüssel-ATP-Synthase-Proteinen stoppte die Ei-Entwicklung

Senior-Ermittler Ruth Lehmann, ein Zellbiologie-Professor an der NYU Langone, sagt, dass frühere Studien beschädigte oder unreife Cristae in mehreren Tierarten mit fehlerhafter ATP-Synthase entdeckt haben, aber dies ist die erste Studie, die eine Verbindung zur Stammzellentwicklung zeigt.

In ihren Experimenten haben Prof. Lehmann und Kollegen festgestellt, dass alle 13 Schlüsselproteine, die mit der ATP-Synthase verbunden sind, blockiert wurden oder die Ei-Entwicklung in den Fruchtfliegen gestört haben.

Sie fanden auch, dass die Blockierung anderer Enzyme, die an der ATP-Produktion beteiligt sind - vor der ATP-Synthase-Schritte - die Ei-Entwicklung nicht beschädigte.

Die Studie dauerte 2 Jahre, da das Team mehr als 8.000 Fruchtfliegengene untersuchte, die an der Entwicklung von Stammzellen beteiligt waren, die zu Ei oder Sperma führen. ATP-Synthase stand heraus - sie bemerkten, wie es aktiv blieb, auch wenn andere Enzyme, die an der ATP-Produktion beteiligt waren, ausgeschaltet wurden.

Team plant zu untersuchen, ob Mitochondrien spielen andere wichtige Rollen

Prof. Lehmann erklärt, wie sie und ihre Kollegen die Forschung fortsetzen werden:

Unser Team plant weitere Untersuchungen, wie genau die ATP-Synthase die Entwicklung von Cristae biologisch kontrolliert und ob andere Entwicklungsrollen von Mitochondrien beeinflusst werden."

Fonds für die Studie kam aus dem US National Cancer Institute und National Institute of Child Gesundheit und menschliche Entwicklung, beide Teile der National Institutes of Health. Boehringer Ingelheim Fonds und die American Cancer Society unterstützten auch die Studie.

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