Untersuchungen zur mitochondrialen Membranfusion

Die Fusion von Mitochondrien und deren Membranen ist ein Prozess,
der für die Aufrechterhaltung der Mitochondrienmorphologie
essentiell ist. Da Mitochondrien von zwei verschiedenen Membranen
begrenzt werden, müssen dabei insgesamt vier Membranen auf
koordinierte Weise miteinander verschmelzen. Fzo1 ist eine zentrale
Komponente der mitochondrialen Fusionsmaschinerie in der
Außenmembran. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte untersucht
werden, ob Fzo1 die Fusion der Außenmembranen mit der Fusion der
Innenmembranen koordiniert. Darüber hinaus sollten neue Komponenten
identifiziert werden, die für die Fusion von Mitochondrien wichtig
sind. Fzo1 besitzt zwei Transmembrandomänen, welche die
Außenmembran durchqueren. Es exponiert sowohl den Amino- als auch
den Carboxyterminus ins Cytosol. Ein kurzes Segment im
Intermembranraum ist für die Lokalisation von Fzo1 in
Kontaktstellen zwischen Außen- und Innenmembran verantwortlich.
Mutationen in diesem Segment führen zum Verlust der Assoziation von
Fzo1 mit der Innenmembran und zum Verlust der Funktion des
Proteins. Diese Beobachtungen bilden die Grundlage für ein Modell,
in dem die Fusionsmaschinerie Kontakte zwischen den beiden
Membranen ausbildet und so die koordinierte Fusion der vier
mitochondrialen Membranen vermittelt. Mdm30 ist eine neue
Komponente, die für die Fusion von Mitochondrien benötigt wird.
Mdm30 besitzt ein F-Box-Motiv. Dieses Motiv findet sich in
Untereinheiten von SCF-Komplexen, einer vielseitigen Klasse von
Ubiquitin-Ligasen. Δmdm30-Mutanten haben fragmentierte und
aggregierte Mitochondrien. Die Mitochondrien der Δmdm30-Zellen
können nur fusionieren, wenn gleichzeitig die Teilung von
Mitochondrien blockiert wird. Durch die Deletion des MDM30-Gens
kommt es bei erhöhten Temperaturen zum Verlust der mitochondrialen
DNA. Mdm30 bestimmt die Struktur der Mitochondrien, indem es die
Fzo1-Proteinmenge reguliert.