Insulin wird vor allem mit dem Zuckerhaushalt des Körpers in Verbindung gebracht, denn es reguliert die Zuckeraufnahme durch Zellen. Forschende des Max-Planck-Instituts um Angelika Harbauer fanden nun heraus, dass das Hormon auch im Inneren der Zelle eine Reihe an Vorgängen steuert. Als Energie-Regulator hilft Insulin auch die Arbeitsabläufe in den Zellen auf das aktuell vorhandene Energieangebot abzustimmen.
Energieversorgung der Zelle
Nervenzellen haben besondere Anforderungen an die Energieversorgung. Ihre weite Verzweigung fordert eine genau abgestimmte Steuerung der Zellkraftwerke, den Mitochondrien. Es müssen überall genügend Mitochondrien vorhanden sein, um die Energieversorgung zu gewährleisten und damit auch die Kommunikation mit den Nachbarzellen. Die vorherige Forschungs des Teams um Harbauer zeigte bereits, dass Mitochondrien deswegen stets den Bausatz für ein bestimmtes Protein mit sich tragen. „PINK1 ist ein Schlüsselprotein, wenn es darum geht, nicht mehr korrekt funktionierende Mitochondrien aus dem Verkehr zu ziehen“, erklärt die Forschungsgruppenleiterin. „Es kann ausgediente Mitochondrien für das Recycling markieren und wird daher durch die Zellen genau reguliert.“ Ohne diese Regulierung kann es zu einem Mangel an Mitochondrien kommen oder Zellkraftwerke arbeiten trotz Defekte weiter.
Regulation des Mitochondrien-Recyclings
Insulin greift hier in der Form ein, dass es reguliert, ob das Mitochondrien-Recycling überhaupt stattfinden kann. Ist genügend Energie vorhanden, leitet der Insulinrezeptor ein Signal an die Mitochondrien weiter, wo die Baupläne für PINK1 als mRNA-Moleküle zwischengelagert sind. Das Signal des Insulinrezeptors sorgt für die Freisetzung dieser Baupläne und PINK1 kann hergestellt werden und defekte Mitochondrien aussortieren.
Ist jedoch nicht genügend Energie vorhanden oder der Insulinrezeptor kann das Signal nicht senden, werden die Baupläne nicht freigegeben, Mitochondrien werden nicht ausreichend recycelt. Hierdurch kann es passieren, dass Mitochondrien weiter arbeiten, obwohl sie defekt sind. „Wir hatten erwartet, dass die Bindung der mRNA-Moleküle an die Mitochondrien die PINK1-Produktion begünstigt“, erläutert Tabitha Hees, Erstautorin der Studie, die Annahme zu Beginn der Forschungen. „Überraschenderweise ergaben unsere Experimente, dass das nicht der Fall ist. Offenbar ist es bei Energieknappheit für die Zellen günstiger, weniger PINK1 zu produzieren und möglicherweise defekte Mitochondrien weiter zu nutzen.“
Einfluss auf neurodegenerative Krankheiten
Auch bei Krankheiten kann es zu einer fehlenden Signalübertragung des Insulinrezeptors kommen, z.B. bei Diabetes, aber auch in Verbindung mit Alzheimer-Erkankungen. Werden die Mitochondrien nicht entsprechend aussortiert, tragen sie zu verschiedenen neurogenerativen Krankheiten bei. „Unsere Beobachtungen fügen sich in unser immer besser werdendes Verständnis ein, wie die zelluläre Energieversorgung, Alterungsprozesse und Erkrankungen des Gehirns miteinander zusammenhängen“, sagt Angelika Harbauer.
Quelle: idw
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