Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle und produzieren den Großteil des Energiebedarfs einer Zelle durch einen elektrochemischen Prozess, der Elektronentransportkette genannt wird und mit einem anderen Prozess gekoppelt ist, der als oxidative Phosphorylierung bekannt ist. Eine Reihe verschiedener Proteine in den Mitochondrien erleichtern diese Prozesse, wobei nicht genau bekannt ist, wie diese Proteine in den Mitochondrien angeordnet sind und welche Faktoren ihre Anordnung beeinflussen können.
Wissenschaftler der Universität Kopenhagen haben nun mit Hilfe modernster Proteomik-Technologie zeigen können, wie sich mitochondriale Proteine zu Komplexen der Elektronentransportkette und darüber hinaus zu sogenannten Superkomplexen zusammenschließen. Es wurde auch untersucht, wie dieser Prozess durch Bewegungstraining beeinflusst wird.
Allgemein bekannt ist, dass körperliches Training die mitochondriale Masse stimuliert und die Bildung von Superkomplexen beeinflusst, wodurch die Mitochondrien im Skelettmuskel effizienter Energie produzieren können. Aber es bleiben Fragen darüber, welche Komplexe sich zu Superkomplexen zusammenschließen und wie.
Um die Bildung von Superkomplexen besser zu verstehen, insbesondere die Bildung als Reaktion auf Bewegung, untersuchte das Wissenschaftlerteam zwei Gruppen von Mäusen. Eine Gruppe bewegte sich 25 Tage lang mit einem Laufrad, während die zweite Gruppe inaktiv war. Nach 25 Tagen maßen die Forscher die mitochondrialen Proteine im Skelettmuskel beider Gruppen, um zu sehen, wie sich die Superkomplexe im Laufe der Zeit verändert hatten.
Die Superkomplexe bestehen nun aus bis zu 44 Proteinen, daher kam als Analysetechnik die Massenspektrometrie zur Anwendung um die mitochondrialen Proteine zu messen. Dadurch war es möglich, fast alle Proteine in jedem Komplex zu messen. Dies lieferte beispiellose Details über mitochondriale Superkomplexe im Skelettmuskel und darüber, wie das Training ihre Bildung beeinflusst. Der Ansatz zeigte, dass nicht alle Proteine jedes Komplexes oder eines Superkomplexes in gleicher Weise auf Training reagieren.
Da der Gehalt an mitochondrialen Proteinen mit dem Training zunimmt, ist das Verständnis, wie sich diese Proteine zu Superkomplexen zusammensetzen, entscheidend, um ihre Funktionsweise zu entschlüsseln.
