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Zellbiologie: Zwei Arten der Mitochondrien-Teilung

Die »Kraftwerke der Zelle« können sich auf verschiedene Weise aufspalten: durch mittiges oder durch peripheres Einschnüren. Letzteres dient wohl dazu, beschädigtes Zellmaterial zu entsorgen.
Mitochondrien

In den Wirren der Französischen Revolution wurde der renommierte Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794) durch die Guillotine hingerichtet. Kurz zuvor hatte er entscheidende Erkenntnisse darüber gewonnen, woher atmende biologische Organismen ihre Energie bekommen. Er erkannte, dass die Atmung »einfach eine langsame Verbrennung von Kohlenstoff und Wasserstoff ist und ähnlich funktioniert wie eine Lampe oder eine brennende Kerze; und unter diesem Gesichtspunkt sind atmende Tiere gewissermaßen Brennkörper, die sich selbst verfeuern«.

Um die Mitte des 20. Jahrhunderts wurde klar: Der von Lavoisier postulierte Brennvorgang findet in den Mitochondrien statt. Diese Zellstrukturen gelten deshalb als Kraftwerke der Zellen. Die Verbrennung, die in ihnen abläuft, schädigt Moleküle und Molekülverbände, weshalb sich in aktiven Mitochondrien nach und nach Defekte anhäufen. Zu den schwerwiegendsten zählen Mutationen des mitochondrialen Erbguts, das sich im Innern der Organellen befindet. Mit Hilfe eines Abbauprozesses namens »Mitophagie« entfernt die Zelle geschädigte Mitochondrien, indem sie sie zerlegt und teilweise recycelt, was wichtig ist, um die Zellfunktionen dauerhaft aufrechtzuerhalten. Störungen dieses Mechanismus sind an der Entstehung von Parkinson und anderen neurodegenerativen Erkrankungen beteiligt – besonders, wenn sie langlebige Neuronen betreffen.

Im Zuge der Mitophagie können sich Mitchondrien aufspalten und damit ihre geschädigten Bestandteile von den intakten trennen. Daneben teilen sich Mitochondrien aber auch während des Zellwachstums und der Zellvermehrung, um immer in ausreichender Menge vorhanden zu sein. Diese Teilungen sind im Unterschied zu solchen infolge eines Schadens ein gutes Zeichen für die Zellgesundheit …

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  • Quellen

Kleele, T. et al.: Distinct fission signatures predict mitochondrial degradation or biogenesis. Nature 593, 2021

Kraus, F. et al.: Function and regulation of the divisome for mitochondrial fission. Nature 590, 2021

Martinez-Vicente, M.: Neuronal mitophagy in neurodegenerative diseases. Frontiers in Molecular Neuroscience 10, 2017