Ein gezähmter Gast: Autophagie in der mitochondrialen Qualitätskontrolle

Zellen -ob von Pilzen, Pflanzen oder Menschen- organisieren ihre Funktionen in hochspezialisierten Kompartimenten, den sogenannten Organellen. Mitochondrien decken beispielsweise den Energiebedarf der Zelle und synthetisieren zentrale molekulare Bausteine. Interessanterweise waren Mitochondrien einst Bakterien, die von unseren einzelligen Vorfahren aufgenommen und domestiziert wurden. Diese Partnerschaft funktioniert, weil sich Qualitätskontrollmechanismen entwickelt haben, die die Funktionalität der Mitochondrien sichern und schädliche Auswirkungen auf die Zelle verhindern. Ein zentraler Aspekt dieser Qualitätskontrolle ist die Regulierung der Kommunikation zwischen Mitochondrien und dem Rest der Zelle. Diese Kommunikation erfolgt über spezialisierte Poren in der äußeren Mitochondrienmembran, die den Durchtritt von Molekülen ermöglichen. Über ihre Transportfunktion hinaus wirken diese Poren als Kommunikationskanäle mit dem Zellinneren. In diesem Projekt fragen wir, wie Zellen die Qualität und Menge dieser Poren anpassen, um den molekularen Austausch zu regulieren und die zelluläre Homöostase aufrechtzuerhalten. Autophagie ist das zentrale Recyclingsystem der Zelle: Es erkennt beschädigtes oder überschüssiges Material und baut es ab. Unsere Daten deuten darauf hin, dass Autophagie eine maßgebliche Rolle beim Abbau und Recycling mitochondrialer Poren spielt. Wir werden untersuchen, welche Komponenten der Autophagie-Maschinerie überzählige oder nicht funktionale Poren erkennen und entfernen, und klären, wie dieser Prozess die Kommunikation zwischen Mitochondrien und Zelle beeinflusst. Wir nutzen die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae, ein etabliertes Modell zur Aufklärung grundlegender molekularer Mechanismen, um die genetischen Komponenten des autophagischen Porenabbaus zu identifizieren. Anschließend übertragen wir dieses Wissen auf das Pflanzenmodell Arabidopsis thaliana und prüfen, wie ein beeinträchtigter Poren-Abbau die Stressresistenz und das Überleben von Pflanzen beeinflusst. Dieser kombinierte Ansatz liefert Erkenntnisse vom einzelnen Molekül bis zum mehrzelligen Organismus. Langfristig tragen wir zum Verständnis bei, wie Zellen mit ihren Mitochondrien kommunizieren, und schaffen damit Grundlagen mit Relevanz von der Pflanzenzüchtung bis zur Medizin.