Ca2+-Signale:
Molekulare Mechanismen und Integrative Funktionen
Sonder­forschungs­bereich 894

Teilprojekt A13 - Christoph Maack

Rolle der mitochondrialen Ca2+-Aufnahme während physiologischer und pathologischer Lasten

Das Herz ist ein Organ mit hohem Verbrauch an Energie in Form von ATP. Mitochondrien sind die Hauptquelle für ATP, aber auch für reaktive Sauerstoffspezies (ROS). Der Zitratzyklus produziert NADH als Elektronendonor für die ATP Produktion an der Atmungskette, aber auch NADPH für die Entgiftung von ROS. Ca2+ aktiviert Dehydrogenasen des Zitratzyklus und ist daher für die Anpassung der ATP Produktion und für die Regeneration der anti-oxidativen Kapazität notwendig. Dieses Ca2+ wird über den mitochondrialen Ca2+-Uniporter (MCU) in Mitochondrien aufgenommen, dessen molekulare Identität erst kürzlich entschlüsselt wurde.

Das Ziel des vorliegenden Projektes ist es, die Bedeutung der mitochondrialen Ca2+-Aufnahme bei einer physiologischen und pathologischen Erhöhung der Arbeitslast, und insbesondere der kardialen Nachlast, im Herzen bzw. in Herzmuskelzellen zu analysieren. Hierbei soll auch das Zusammenspiel zwischen neuronaler Stickstoffmonoxid-Synthase (nNOS) und mitochondrialer ROS für die Modulation der cytosolischen und mitochondrialen Ca2+-Transienten näher analysiert werden. Die Studien sollen somit die genaue Regulation des mitochondrialen Redoxstatus und der ROS Produktion bei physiologischen und pathologischen Lastbedingungen im Herzen identifizieren. Da die mitochondriale ROS-Produktion eine kausale Rolle bei der Entwicklung der Herzinsuffizienz spielt, haben diese Beobachtungen eine direkte pathophysiologische und ggf. auch therapeutische Bedeutung.