Nach neuen Entdeckungen im Bereich der Diabetes-Erkrankung und möglicher Auslöser, der Aufdeckung einer Vielzahl neuer Elemente, die für die Blutbildung mitverantwortlich sind, unbekannter Elemente, die für die Harnstoffsynthese eine Rolle spielen und grundlegenden neuen Erkenntnissen über Stoffwechselvorgänge im Allgemeinen, haben die Forscher im Münchner Norden sich nun den Energiestoffwechsel in den Mitochondrien vorgenommen.
Dabei haben sie einen neuen Gendefekt bei Erkrankungen des Energiestoffwechsels in Mitochondrien entdeckt. (im Bild: Mitochondrien, blau gefärbt. Dr. David Furness. Wellcome Images, with permisson, klicken für vergrößerte Darstellung)
Ein Gendefekt in den als "Kraftwerken der Zellen" charakterisierten Mitochondrien, führt zu einer Störung des Energiestoffwechsels. Eine fehlerhafte Energieleistung kann zu verschiedenen Erkrankungsbildern führen, die häufig die Muskeln und das Gehirn betreffen. Zu der Entdeckung, die nun im renommierten Fachjournal 'Nature Genetics' veröffentlicht wurde, haben Wissenschaftler des Instituts für Humangenetik (IHG) des Helmholtz Zentrums München und der TU München einen wesentlichen Beitrag geleistet.
Erbgutträger im Erbgut: die Mitochondrien
Mitochondrien steuern den Energiestoffwechsel der Zellen und besitzen ihr eigenes Erbgut. Das bislang nicht bekannte Gen MGME1 ist entscheidend an der Vervielfältigung der mitochondrialen DNA beteiligt. Eine Mutation in MGME1 führt zum Funktionsverlust und damit zu einem gestörten Energiestoffwechsel, was sich besonders negativ auf die Zellen der Muskeln und des Gehirns auswirken kann, die besonders viel Energie benötigen.
Da genetisch bedingte mitochondriale Erkrankungen selten sind und individuell unterschiedliche Symptome zeigen können, wird zur Diagnose meist eine Genanalyse durchgeführt. Wissenschaftler des Universitätsklinikums Bonn sammelten Gewebeproben von Patienten, die unter neuromuskulären Erkrankungssymptomen litten und bei denen alle bisher bekannten genetischen Veränderungen ausgeschlossen werden konnten. Die Münchener Humangenetiker verglichen die Gewebeproben mit denen von gesunden Probanden und konnten so die verantwortliche Mutation im MGME1-Gen entdecken.
"Wir haben uns mithilfe der Exom-Sequenzierung auf die Suche gemacht", erklärt Dr. Prokisch vom IHG. Hierbei analysieren die Wissenschaftler gezielt solche DNA-Abschnitte, die für Proteine oder andere funktionelle Produkte kodieren. "Die Mutationen im MGME1-Gen auf Chromosom 20 sprachen für einen Funktionsverlust", berichtet Prokisch, "und durch das Einschleusen des intakten Gens in die kranken Hautzellen wurden die Mitochondrien wieder voll funktionsfähig." Die Ergebnisse tragen wesentlich zum Verständnis der genetischen Prozesse in den Mitochondrien bei. "Darüber hinaus können mitochondriale Erkrankungen durch den nun bekannten Gendefekt künftig besser diagnostiziert werden", erläutert Privatdozentin Dr. Cornelia Kornblum, Erstautorin der Studie von der Neurologie des Bonner Universitätsklinikums.
Die Studie wurde durch das Deutsche Netzwerk für mitochondriale Erkrankungen "mitoNET" ermöglicht. Gefördert wird "mitoNET" durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), mit dem Ziel die Patientenversorgung zu verbessern.
Original-Publikation:
Kornblum, C. et al. (2013), Loss-of-function mutations in MGME1 impair mtDNA replication and cause multisystemic mitochondrial disease, Nature Genetics, doi: 10.1038/ng.2501
Link zur Fachpublikation: http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/abs/ng.2501.html
Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.000 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 34.000 Beschäftigten angehören.