Die Wirkung einzelner Proteine erstaunt Daria Zickhaus immer wieder. In Fruchtfliegen sucht sie nach Molekülen, deren Pendants im Menschen bei Krankheiten wie Krebs oder Alzheimer eine Rolle spielen.
„Die Energiegewinnung steht im Mittelpunkt“, sagt Daria Zickhaus. Allerdings spricht sie nicht über die Gaskrise oder erneuerbare Energien, sondern über unseren Körper und jede einzelne Zelle. Die Energiezentren in ihnen heißen Mitochondrien: Je besser diese Organellen und ihre Zellatmung funktionieren, desto mehr Energie steht den Zellen und dem Körper zur Verfügung.
„Mein Interesse an Naturwissenschaften wurde schon als Baby geweckt“, sagt Zickhaus, der in Berkeley, USA, aufgewachsen ist, zu deutschen Eltern. Ihr Vater ist Wissenschaftler, er begeisterte seine Tochter schon früh für die ungelösten Fragen der Welt. “Meine ersten Worte waren: ‘Was ist das?'”, lacht Sickhouse im Interview. In einer katholischen Familie aufgewachsen, sind Religion, Spiritualität und ein Interesse an wissenschaftlicher Forschung für sie kein Widerspruch: „Unsere Experimente sind wie ein Gespräch mit Gott: Wenn du Antworten bekommen willst, warum die Welt so ist, musst du es eben tun um die richtigen Fragen zu stellen.” Jedes Ergebnis ist eine Antwort.“
Königin Athos von Persien
Mythologie und antike Geschichte spielen auch eine Rolle in der aktuellen Arbeit von Siekhaus, der am Institute of Science and Technology Austria (Ista) in Klosterneuburg eine Life Sciences-Gruppe leitet. Ihre iranische Kollegin Shamsi Emtenani benannte das neu entdeckte Protein, das in den Mitochondrien für mehr Energie sorgt, nach der persischen Königin Athos. Herodot schrieb über Athos: „Sie hat alles bekommen, was sie wollte.“ Das passt gut zu dem Protein, das die Zellen auflädt – und sich tatsächlich durchsetzt.
„Mit der zusätzlichen Energie können die Immunzellen in das Gewebe eindringen“, erklärt Siekhaus. Die Forschung wurde an Makrophagen durchgeführt, den großen Immunzellen, die lange Strecken im Körper zurücklegen, um Eindringlinge wie Viren und Bakterien zu neutralisieren.
Als Modellorganismus dienen Fruchtfliegen, Drosophila. „Das sind genau die Fliegen, die in der Küche um das Obst schwirren. Ihr Immunsystem ist sehr einfach, wir können an ihnen vieles studieren, was auch für uns Menschen gilt“, sagt Zickhaus.
Während das menschliche Immunsystem aus Dutzenden von Zelltypen besteht, sind 90 Prozent der Immunzellen der Fruchtfliege Makrophagen, deren molekulare Signalwege unseren sehr ähnlich sind. „Eine der vernachlässigten Fragen zur Zellbewegung ist, wie sich Immunzellen dreidimensional im Körper bewegen und wie sie in Gewebe eindringen“, sagt Siekhaus. Ihr Team hat nun im Fachblatt EMBO veröffentlicht, dass das Atossa-Protein in Makrophagen auf zwei Wegen für mehr Energie sorgt: „Erstens tritt Atossa aufs Gaspedal und versorgt die Mitochondrien mit mehr Treibstoff. Zweitens kann dieser Brennstoff, nämlich Zucker und Fett, besser genutzt werden.“ Damit schaltet Atosa einen höheren Gang bei der Produktion von Proteinen, die dafür sorgen, dass der Treibstoff in den Mitochondrien in den Energiestoff ATP umgewandelt wird. (Erklärvideo auf Youtube)
So funktioniert es in Krebszellen
Diese Erkenntnisse sind nicht nur für die Immunologie, sondern auch für die Krebsforschung von Nutzen: „Was wir in Immunzellen finden, ist oft dasselbe in Krebszellen. Auch hier spielt die erhöhte Mitochondrienfunktion eine Rolle dabei, wie Zellen wandern und in Gewebe eindringen können“, sagt Siekhaus.
Ihr Kollege Marco Roblek entdeckte sogar ein Protein, das die Bewegung von Krebszellen einschränkt und so die Ausbreitung von Metastasen verhindern kann. Einen königlichen Namen erhielt diese Neuheit nicht, denn das Protein aus der Fruchtfliegenforschung trug bereits seinen Namen: MFSD1. Aber der Wert der Entdeckung sollte nicht unterschätzt werden: Bei Mäusen mit Brust-, Dickdarm- und Hautkrebs ist MFSD1 wichtig, um die Tumormigration und -ausbreitung zu verhindern. Ein Mangel an diesem Protein führt zu gesünderen Krebszellen, die mehr Metastasen bilden.
Vergleich mit Patientendaten, die von Kollegen am St. Pölten, zeigt, dass MFSD1 in Zukunft als Biomarker möglicherweise aufzeigen kann, wie sich Krebs entwickelt. „Unser Ziel ist immer die Anwendung in der Medizin. Natürlich dauert es viele Jahre, aber Schritt für Schritt nähern wir uns“, sagt Zickhaus.
Die Forschung von Atossa sollte auch Anwendungsimplikationen haben: Äquivalente Proteine beim Menschen können neurodegenerative Erkrankungen wie die Alzheimer-Krankheit beeinflussen.
Eine Mutation verändert alles
Jedenfalls bestätigt jeder Blick ins Mikroskop und in die Laborschüsseln die Begeisterung, die Siekhaus schon als junger Student in den USA empfand: „Seitdem ich gehört habe, dass eine einzige Mutation in einem Protein zu einer Fliege statt einer Antenne führt. mein Bein wächst, ich versuche auch herauszufinden, welche Proteine und Mutationen so eine große Wirkung haben.“ Ihre Stelle bei Ista in Klosterneuburg endet nächstes Jahr, aber Siekhaus wird weiter nach den Geheimnissen der Natur suchen. Wo? Das weiß sie noch nicht.
Wörterbuch
Makrophagen sind weiße Blutkörperchen und Teil des Immunsystems. Sie werden auch Fresszellen genannt, weil sie im Grunde die unerwünschten Zellen im Körper fressen. Makrophagen verschlingen das Virus oder die Bakterien und bauen die Krankheitserreger ab.
Mitochondrien sind Organellen in unseren Zellen, die Kraftwerke genannt werden. Energie wird in den Mitochondrien in Form von ATP (Adenosintriphosphat) produziert. Das hochenergetische Molekül gibt den Zellen die Kraft, sich zu bewegen und zu arbeiten.
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