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Molekularbiologie

Krebsforschung: Königin Atossa liefert die Energie

In der künstlerischen Darstellung sorgt das neu entdeckte Protein Atossa für mehr Energie in den Mitochondrien: Wie Gold rieselt die Energie hinab.Natalia Yaskina/ISTA
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Die Wirkung einzelner Proteine erstaunt Daria Siekhaus immer wieder aufs Neue. In Fruchtfliegen sucht sie nach Molekülen, deren Ebenbilder im Menschen bei Krankheiten wie Krebs oder Alzheimer eine Rolle spielen.

„Energieproduktion ist die Basis von allem“, sagt Daria Siekhaus. Sie spricht aber nicht von der Gaskrise oder erneuerbaren Energien, sondern von unserem Körper und jeder einzelnen Zelle. Die Kraftwerke darin heißen Mitochondrien: Je besser diese Organellen und ihre Zellatmung funktionieren, umso mehr Energie steht den Zellen und dem Körper zur Verfügung.

„Mein wissenschaftliches Interesse wurde schon geweckt, als ich ein Baby war“, erzählt Siekhaus, die als Kind deutscher Eltern in Berkeley, USA, aufgewachsen ist. Ihr Vater war Wissenschaftler, er hat seine Tochter von klein auf für die ungelösten Fragen der Welt begeistert. „Meine ersten Worte waren: ,Was ist das denn?‘“, lacht Siekhaus im Interview. Geprägt vom katholischen Elternhaus, sind für sie Religion, Spiritualität und das Interesse für Forschung kein Widerspruch: „Unsere Experimente sind wie ein Gespräch mit Gott: Wenn man Antworten bekommen will, warum die Welt so ist, wie sie ist, muss man nur die richtigen Fragen stellen. Jedes Ergebnis ist eine Antwort.“

Die persische Königin Atossa

Mythologie und alte Geschichte spielen auch in die aktuelle Arbeit von Siekhaus hinein, die am Institute of Science and Technology Austria (Ista) in Klosterneuburg eine Gruppe im Bereich Life Sciences leitet. Ihre iranische Mitarbeiterin Shamsi Emtenani nannte das kürzlich entdeckte Protein, das in den Mitochondrien für mehr Energie sorgt, nach der persischen Königin Atossa. Herodot schrieb über Atossa: „Sie setzte alles durch, was sie wollte.“ Das passt gut zu dem Protein, das in den Zellen einen Turbo zündet – und quasi seinen Kopf durchsetzt.

„Mit der zusätzlichen Energie schaffen es Immunzellen, ins Gewebe einzudringen“, erklärt Siekhaus. Die Forschung findet an Makrophagen statt, den großen Immunzellen, die weite Wege im Körper zurücklegen, um Eindringlinge wie Viren und Bakterien unschädlich zu machen.

Als Modellorganismus dienen Fruchtfliegen, Drosophila. „Das sind genau die Fliegen, die in der Küche ums Obst schwirren. Ihr Immunsystem ist sehr vereinfacht, wir können an ihnen viel untersuchen, das auch für uns Menschen gilt“, sagt Siekhaus.

Während das menschliche Immunsystem aus Dutzenden Zelltypen besteht, sind 90 Prozent der Immunzellen in einer Fruchtfliege Makrophagen, deren molekulare Signalwege sehr ähnlich unseren sind. „Eine der vernachlässigten Fragen rund um die Bewegung von Zellen ist, wie Immunzellen sich dreidimensional im Körper bewegen, und wie sie in Gewebe eindringen“, sagt Siekhaus. Ihr Team publizierte nun in der Fachzeitschrift EMBO, dass das Atossa-Protein auf zwei Wegen für mehr Energie in den Makrophagen sorgt: „Erstens tritt Atossa aufs Gaspedal und führt den Mitochondrien mehr Sprit zu. Zweitens kann dieser Treibstoff, das sind Zucker und Fett, besser verwertet werden.“ Atossa schaltet also einen Gang hinauf bei der Produktion von Proteinen, die in den Mitochondrien dafür sorgen, dass der Treibstoff in den Energiestoff ATP umgewandelt wird. (Erklärvideo auf Youtube)

Genauso läuft's in Krebszellen

Diese Erkenntnisse dienen nicht nur der Immunologie, sondern auch der Krebsforschung: „Was wir in Immunzellen finden, ist oft genauso in Krebszellen. Auch hier spielt eine erhöhte Funktion der Mitochondrien eine Rolle, wie Zellen wandern und in Gewebe eindringen können“, so Siekhaus.

Ihr Mitarbeiter Marko Roblek entdeckte sogar ein Protein, das die Bewegung von Krebszellen einschränkt und somit die Ausbreitung von Metastasen verhindern kann. Diese Neuheit wurde zwar nicht mit königlichem Namen bedacht, weil das Protein aus der Fruchtfliegenforschung schon seine Bezeichnung hatte: MFSD1. Doch der Wert des Fundes ist nicht zu unterschätzen: Bei Mäusen mit Brust-, Darm- und Hautkrebs war MFSD1 jeweils wichtig, um das Wandern und Ausbreiten des Tumors zu verhindern. Ein Fehlen dieses Proteins führte zu robusteren Krebszellen, die vermehrt Metastasen bilden.

Der Vergleich mit Patientendaten, die Forschungskollegen aus St. Pölten publiziert hatten, zeigt, dass MFSD1 in Zukunft vielleicht als Biomarker anzeigen kann, wie sich ein Krebs entwickelt. „Unser Ziel ist stets die Anwendung in der Medizin. Natürlich dauert das viele Jahre, aber Schritt für Schritt kommen wir näher“, sagt Siekhaus.

Auch die Atossa-Forschung soll Relevanz für die Anwendung haben: Die äquivalenten Proteine im Menschen könnten neurodegenerative Krankheiten wie Alzheimer beeinflussen.

Eine Mutation ändert alles

Mit jedem Blick ins Mikroskop und in die Laborschälchen bestätigt sich jedenfalls die Begeisterung, die Siekhaus schon als junge Studentin in den USA gespürt hat: „Seit ich gehört habe, dass eine einzige Mutation in einem Protein dazu führt, dass einer Fliege statt einer Antenne ein Bein wächst, versuche ich auch herauszufinden, welche Proteine und Mutationen so eine große Wirkung haben.“ Ihre Stelle am Ista in Klosterneuburg endet im kommenden Jahr, doch Siekhaus wird die Suche nach den Geheimnissen der Natur weiterführen. Wo? Das weiß sie noch nicht.

Lexikon

Makrophagen sind weiße Blutkörperchen und Teil des Immunsystems. Sie werden auch Fresszellen genannt, weil sie unerwünschte Zellen im Körper quasi auffressen. Die Makrophagen umschließen die Viren oder Bakterien und zerlegen die Krankheitserreger.

Mitochondrien sind Organellen in unseren Zellen, die als Kraftwerke bezeichnet werden. In den Mitochondrien wird Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat) hergestellt. Das energiereiche Molekül gibt den Zellen Kraft für Bewegung und Arbeit.


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