Wie Alzheimer-Eiweiße die Mitochondrien schädigen

Freiburg – Einen neuen Mechanismus der Demenz-Krankheit haben Freiburger Biochemiker um Chris Meisinger vom Institut für Biochemie und Molekularbiologie herausgefunden. In der Fachzeitschrift Cell Metabolism berichten sie, wie die Alzheimer-Demenz die Mitochondrien, die Kraftwerke der Zelle, schädigt (doi 10.1016/j.cmet.2014.07.024).

Forscher wissen schon seit einigen Jahren, dass bei Alzheimerpatienten die zelluläre Energieversorgung im Gehirn beeinträchtigt ist. Sie vermuten, dass dies das vorzeitige Absterben von Nervenzellen bewirkt, das bei Alzheimer auftritt. Über die genaue Ursache für das Nervensterben ist laut der Arbeitsgruppe aber bisher wenig bekannt. Klar scheint aber zu sein, dass ein kleines Eiweißfragment namens „Amyloid-beta“ eine wichtige Rolle spielt.

Mitochondrien bestehen aus etwa 1.500 verschiedenen Proteinen. Die meisten dieser Proteine müssen in die Zellkraftwerke einwandern, bevor sie ihre Arbeit verrichten. Dieser Import geschieht mit Hilfe einer so genannten Signalsequenz – das sind kleine Eiweißanhängsel, die das Protein in die Mitochondrien hineinschleusen. Nach dem Eintritt wird die Signalsequenz normalerweise entfernt.

Dirk Mossmann und Nora Vögtle aus Meisingers Arbeitsgruppe fanden nun heraus, dass die Amyloid-beta-Eiweißfragmente die Mitochondrien daran hindern, diese Signalse­quenzen zu entfernen. Hierdurch häufen sich unfertige Proteine in den Mitochondrien an.

Da die Signalsequenzen angehängt bleiben, sind die Proteine instabil und können ihre Funktion im Energiestoffwechsel nur noch eingeschränkt ausüben. Die Forscher zeigten, dass veränderte Hefezellen, die das Amyloid-beta-Eiweiß herstellen, auf diese Weise weniger Energie erhalten und mehr schädliche Stoffe produzieren.

Im Gehirn führt der Mechanismus wahrscheinlich zum Absterben der Nervenkontakte und Zellen: Das Hirn schrumpft und die Patienten werden dement. „Die Aufklärung dieses zentralen Teils des Krankheitsmechanismus ermöglicht, in Zukunft neue Therapien und bessere Diagnostik zu entwickeln“, erklärte Meisinger.

hil