Ein neuartiger Atlas zeigt, dass Lipide auf spezialisierte Transporter angewiesen sind, um ihre zellulären Ziele zu erreichen.
Lipide sind nicht nur eine Energiequelle, sondern auch die wichtigsten Bausteine der Membranen unserer Zellen. Trotz ihrer Bedeutung sind sie nach wie vor schlecht verstanden. Ein Team der Universität Genf enthüllt nun zum ersten Mal die Geheimnisse ihres Transports in den Zellen. Jedes Lipid nutzt eine begrenzte Anzahl von Proteinen, um sich von seinem Herstellungsort zu dem Ort seiner Wirkung zu bewegen. Das Team erstellte darüber hinaus ein Inventar der Proteine, die am Transport von Hunderten von Lipiden beteiligt sind. Diese Ergebnisse, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurden, tragen zu einem besseren Verständnis der Funktionsweise unserer Zellen, aber auch zahlreicher genetischer und metabolischer Störungen wie Diabetes oder Alzheimer-Krankheit bei.
Lipide werden oft als der Energiespeicher unseres Körpers beschrieben, aber diese Definition verschleiert die Vielfalt ihrer Funktionen. Sie ermöglichen die Aufnahme von Vitaminen, werden in Hormone umgewandelt oder zu komplexen Membranen zusammengesetzt. Ihre Fehlfunktionen sind auch an schweren Krankheiten wie Alzheimer beteiligt, bei denen die Lipidzusammensetzung der Nervenzellen (Neuronen und Astrozyten) verändert ist.
Diese Entdeckungen könnten langfristig ein neues Licht auf die Prozesse werfen, die bei vielen Störungen des Lipidstoffwechsels am Werk sind.
Damit Lipide wirken können, müssen sie vom Ort ihrer Herstellung an den Ort, an dem sie benötigt werden, transportiert werden. Im Gegensatz zu Proteinen mögen sie kein Wasser und können sich daher im wässrigen Milieu der Zelle nicht frei bewegen. Sie benötigen daher Transporter - Lipidtransferproteine -, die sie vor dem direkten Kontakt mit der wässrigen Umgebung der Zelle schützen können.
während der allgemeine Mechanismus gut bekannt ist, ist die Identität der Transporter, die für die einzelnen Lipide verantwortlich sind, meist unbekannt’, erklärt Anne-Claude Gavin, ordentliche Professorin an der Abteilung für Zellphysiologie und Stoffwechsel der Medizinischen Fakultät der Universität Genf und Leiterin dieser Forschungsarbeit, die am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) initiiert wurde. ’Das Verständnis der Lipidverschiebungen ist jedoch entscheidend, um die daraus resultierenden Störungen besser behandeln zu können.’
Die Paare identifizieren
Die Biologen der Universität Genf brachten mehr als hundert Transferproteine mit Hunderten von verschiedenen Lipiden in Kontakt. Ziel war es, eine möglichst vollständige Liste der ’Paare’ zu erhalten, die zwischen jedem Protein und den Lipiden, die es tragen kann, gebildet werden.
Zu diesem Zweck wurden zwei experimentelle Methoden kombiniert. Die erste, die in einem Reagenzglas durchgeführt wurde, bietet eine sehr kontrollierte Umgebung, während die zweite, die dem Inneren einer Zelle getreuer entspricht, es ermöglicht, zu überprüfen, wie diese Verbindungen unter fast realen Bedingungen zustande kommen. Eine Weltpremiere in diesem Ausmass und auf diesem Komplexitätsniveau. die so identifizierten ’’Paare’’ zeigen, dass die Transferproteine keine ’Busse’ sind, die die meisten Lipide transportieren können, sondern private Fahrer mit ausgeprägten Besonderheiten", erklärt Anne-Claude Gavin.
Enthüllung der Geheimnisse der Lipide
Diese Bestandsaufnahme ist ein grosser Fortschritt für das Verständnis der Biologie der Lipide und eröffnet zahllose Forschungsperspektiven. Denn während einige der Prinzipien, die eine Lipid-Protein-Kopplung möglich oder unmöglich machen, bekannt sind, müssen die zugrunde liegenden Mechanismen, die für jede Situation spezifisch sind, noch erforscht werden.
Die Wissenschaftler der Universität Genf konnten in Zusammenarbeit mit Professorin Nathalie Reuter von der Universität Bergen in Norwegen mithilfe umfangreicher mathematischer Modelle feststellen, wie drei Transferproteine unter allen Lipiden diejenigen erkennen, die sie tatsächlich transportieren. diese Entdeckungen könnten langfristig ein neues Licht auf die Prozesse werfen, die bei vielen Störungen des Lipidstoffwechsels ablaufen. Dies betrifft seltene genetische Erkrankungen wie das Niemann-Pick-Syndrom, bei dem die Ansammlung von Fett in den Zellen die Funktion vieler Organe behindert, aber häufiger Stoffwechselstörungen wie Diabetes oder neurodegenerative Erkrankungen wie die Alzheimer-Krankheit’, schloss die Forscherin.
Die Forschung wird veröffentlicht in
Nature
DOI: 10.1038/s41586-025-10040-y
