Mitochondrien versorgen Zellkern mit Energie

Jede Zelle in unserem Körper braucht Energie – und die kommt aus den Mitochondrien, den winzigen Kraftwerken der Zelle. Sie produzieren das Molekül ATP, das wie ein universeller Treibstoff für fast alle zellulären Prozesse dient. Besonders viel Energie verbraucht der Zellkern, die Kommandozentrale der Zelle. Bisher wusste man zwar, dass sich bei Sauerstoffmangel besonders viele Mitochondrien um den Zellkern versammeln, aber wie die Energie genau ins Innere gelangt, war unklar.

Ein Team um Ivan Menendez-Montes von der University of Arizona hat diesen Mechanismus nun aufgeklärt. Die Mitochondrien docken an speziellen Poren in der Hülle des Zellkerns an – den sogenannten Kernporenkomplexen. Diese Poren haben fadenartige Strukturen, die in das Zellinnere ragen. Ein Protein namens RANBP2 bildet dabei die Hauptkomponente dieser Filamente. Die Forscher fanden heraus, dass ein anderes Protein in der äußeren Hülle der Mitochondrien mit RANBP2 eine Art Brücke bildet. Dadurch schrumpft der Abstand zwischen Mitochondrium und Zellkern auf bis zu 50 Nanometer – kaum ein Tausendstel der Dicke eines Haares. So gelangen energiereiche Moleküle wie ATP auf schnellstem Weg in den Zellkern.

Die Bedeutung dieser direkten Versorgungsleitung zeigte ein weiteres Experiment: Die Forscher erzeugten gentechnisch veränderte Mäuse mit einem defekten RANBP2-Protein. Die Folge war dramatisch: Die Herzmuskelzellen der Embryonen blieben klein und unreif, das Herz wuchs zu langsam, und die Herzwände blieben dünn. Auch das Neuralrohr, die Vorläuferstruktur des zentralen Nervensystems, schloss sich nicht richtig. Die Tiere starben noch vor der Geburt.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die enge Kopplung zwischen Zellkern und Mitochondrien eine wichtige Rolle bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen und neuronalen Entwicklungsstörungen spielen könnte. Das Team entdeckte den Mechanismus übrigens in allen untersuchten Zelltypen. Von dieser winzigen Kontaktstelle zwischen den Kraftwerken einer Zelle und ihrer Kommandozentrale könnte also noch weit mehr abhängen – ein wichtiger Schritt zum Verständnis grundlegender Lebensprozesse.