Molekularer Turmwächter
Wie ein Protein der Zelle bei Nährstoffmangel hilft
Nr. 121 • 8. August 2023
Sei es bei dünner Luft in den Bergen oder aufgrund von verengten Blutgefäßen sowie bei Lungenerkrankungen: Auf Sauerstoffmangel reagiert der Körper unter anderem durch die Bildung des Proteins HIF-1α, das die Anpassung an die verminderte Versorgung mit Sauerstoff koordiniert. Dieses Protein spielt aber auch bei verschiedenen sauerstoffunabhängigen Prozessen eine wichtige Rolle. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Gießen und Frankfurt am Main haben nun eine neue sauerstoffunabhängige Funktion von HIF-1α entdeckt: Sie stellten fest, dass die kurzzeitige Aktivierung des HIF-1α-Proteins nach der Zellteilung eine bessere Nährstoffversorgung für die Zellen bewirkt. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift „Cell Death & Disease“ veröffentlicht worden.
Wie das Forschungsteam von Prof. Dr. Lienhard Schmitz, Biochemisches Institut der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Michael Kracht (Rudolf-Buchheim-Institut für Pharmakologie der JLU) und Prof. Dr. Ingrid Fleming (Goethe-Universität Frankfurt) zeigen konnte, dient diese kurzzeitige Aktivierung von HIF-1α nach der Zellteilung einer Überwachungsfunktion. „Man kann sie mit der Tätigkeit eines mittelalterlichen Turmwächters vergleichen, der die Bevölkerung bei Gefahr gewarnt hat“, erläutert Prof. Schmitz. „Ähnlich wie der Turmwächter ist auch das kurzzeitig aktivierte HIF-1α-Protein nur in Notsituationen wichtig. Eine solche Notsituation ist bei der Zelle eine unzureichende Versorgung mit Nährstoffen.“ Die Studie zeigt, dass das über den Zellzyklus regulierte HIF-1α-Protein verschiedene Stoffwechselwege umprogrammieren kann, um eine verbesserte Versorgung mit Nährstoffen zu bewirken und somit das Überleben der Zellen zu sichern.
„Obwohl HIF-1α sehr gut untersucht ist und seine Entdeckung durch amerikanische und britische Wissenschaftler im Jahr 2019 mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet wurde, scheint dieser zentrale Schalter noch viele unverstandene Mechanismen zu regulieren“, so Prof. Schmitz.
- Publikation
A transient increase of HIF-1α during the G1 phase (G1-HIF) ensures cell survival under nutritional stress. Belapurkar R, Pfisterer M, Dreute J, Werner S, Zukunft S, Fleming I, Kracht M, Schmitz ML. Cell Death Dis 14, 477 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41419-023-06012-7 - Kontakt
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