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Neuer Sensor für Wachstumsmechanismus von Zellen identifiziert
Eine kürzlich abgeschlossene internationale Zusammenarbeit zweier österreichischer und eines italienischen Forschungsteams, darunter die Arbeitsgruppe um den Zellbiologen Univ.-Prof. Dr. Lukas A. Huber vom Innsbrucker Biozentrum, bringt neues Licht in den Wachstumsmechanismus von Zellen. Die vielversprechenden, vor allem für die Therapie von Stoffwechselerkrankungen und Krebs relevanten Erkenntnisse wurden am 7. Jänner 2015 im Fachmagazin Nature veröffentlicht.
SLC38A9 (Solute Carrier Protein A9 der Familie 38) heißt das Transportprotein, das messen kann, ob genug Proteinbausteine für den Zellaufbau vorhanden sind. Diese erstaunliche Erkenntnis beruht auf der kooperativen Forschungsarbeit der Arbeitsgruppen um Giulio Superti-Furga und Keiryn Bennett vom CeMM Research Center for Molecular Medicine of the Austrian Academy of Sciences und Lukas Huber, Direktor der Sektion für Zellbiologie am Innsbrucker Biozentrum sowie dem Labor von Cesare Indiveri an der Universität von Kalabrien und lässt auf den gezielten Einsatz des Proteins in der Therapie von Fettleibigkeit oder Muskelschwund oder auch bei Krebs hoffen. Auch das renommierte Fachjournal Nature berichtet aktuell über die weitreichenden Erkenntnisse.
Transportprotein mit Schlüsselrolle
Ob Zellen wachsen oder sich teilen oder ob die Zelle stirbt und ihre Bestandteile wiederverwertet werden, hängt von der Verfügbarkeit von Energie in Form von Glucose und Aminosäuren ab. Sind genug Wachstumsfaktoren vorhanden, werden Protein- und Lipidsynthese in Gang gesetzt; fehlen sie, dann stirbt die Zelle. Die Weichen zwischen Stoffaufbau und Stoffabbau werden dabei vom mTOR-Komplex (mechanistic Target Of Rapamycin) gestellt. Welche Faktoren diesen Signalweg steuern, ist seit vielen Jahren Gegenstand intensiver weltweiter Forschung, weil die Koppelung von Nährstoffen und Wachstumsstimulation mit Krankheiten, wie Krebs und Stoffwechselerkrankungen in Verbindung gebracht wird. Dass die Gegenwart von Aminosäuren eine entscheidende Rolle bei der Aktivierung des mTOR Signalweges spielen, wurde also belegt. Wie mTOR erkennt, ob genügend Aminosäuren vorhanden sind, war bislang jedoch nicht bekannt. Mit SLC38A9 wurde nun ein Akteur entlarvt, der mTOR bei der Entscheidung über Stoffaufbau oder Stoffabbau beeinflusst, indem er wie ein Sensor für die Anwesenheit von Aminosäuren wirkt.
Langjährige Forschungskooperation
Auch das Team um Lukas A. Huber, Direktor der Sektion für Zellbiologie am Innsbrucker Biozentrum, forscht seit Jahren zu dieser Proteingruppe und seinen Interaktionen. So konnte sein Mitarbeiter Taras Stasyk - aus der Ukraine stammender Proteomik-Forscher - bereits vor drei Jahren im Rahmen eines GEN-AU-Projektes das Transportprotein SLC38A9 identifizieren bzw. dessen Zusammenspiel mit dem LAMTOR-Komplex, der eine essentielle Rolle bei der Aktivierung des Signalweges innehat, nachweisen. Die lange Bekanntschaft der beiden Molekularbiologen Superti-Furga und Huber führte schließlich auch zur aktuellen Forschungskooperation, in der die Innsbrucker Arbeitsgruppe zellbiologische und Proteomik-Analysen beisteuerte und das CeMM die funktionellen Untersuchungen des Aminosäurentransporters durchführte.
Im komplexen Prozess der Signalweiterleitung sind die WissenschafterInnen auf die Suche nach weiteren Mitwirkenden noch nicht am Ende „Der von uns vor mehr als 10 Jahren beschriebene LAMTOR-Komplex hat inzwischen das Interesse zahlreicher Forschungsgruppen weltweit auf sich gezogen und wird auch hier in Innsbruck weiterhin intensiv beforscht“, erklärt Huber. SLC38A9 bleibt jedenfalls ein vielversprechendes Target für künftige Therapieoptionen im Zusammenhang mit Krankheiten wie Krebs und Stoffwechselstörungen, die durch unerwünschtes Zellwachstum bedingt sind.
(D.Heidegger/red)
Links:
SLC38A9 is a component of the lysosomal amino acid sensing machinery that controls mTORC1. Rebsamen M, Pochini L, Stasyk T, de Araújo ME, Galluccio M, Kandasamy RK, Snijder B, Fauster A, Rudashevskaya EL, Bruckner M, Scorzoni S, Filipek PA, Huber KV, Bigenzahn JW, Heinz LX, Kraft C, Bennett KL, Indiveri C, Huber LA, Superti-Furga G Nature. 2015 Jan 7. [Epub ahead of print]
http://dx.doi.org/10.1038/nature14107
Arbeitsgruppe Huber
https://www.i-med.ac.at/cellbio/labore/sigtranslab/index.html.de
Sektion für Zellbiologie
https://www.i-med.ac.at/cellbio/
Biozentrum Innsbruck
http://biocenter.i-med.ac.at/
Arbeitsgruppe Superti-Furga
http://www.cemm.oeaw.ac.at/research/groups/giulio-superti-furga-group/