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Dr. Teymuras Kurzchalia

Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik, Dresden

Telefon: +49 351 210-2567

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Prof. Dr. Anthony A. Hyman

Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik, Dresden

Telefon: +49 351 210-1700
Fax: +49 351 210-1800

Originalpublikation

Yusuke Toyoda, Cihan Erkut, Francisco Pan-Montojo, Sebastian Boland, Martin P. Stewart, Daniel J. Müller, Wolfgang Wurst, Anthony Hyman und Teymuras V. Kurzchalia
Products of the Parkinson’s-disease-related glyxolase DJ-1, D-lactate and glycolate, support mitochondrial membrane potential and neuronal survival
The Company of Biologists, 25 July 2014 (doi: 10.1242/bio.20149399)

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Bei Parkinson stellen Nervenzellen in der Substantia nigra des Gehirns die Arbeit ihrer Mitochondrien ein. Dadurch sterben die Zellen ab. Forscher des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik zeigen jetzt, wie D-Laktat und Glykolat diesen Prozess aufhalten und ihm und sogar vorbeugend entgegenwirken können. Diese beiden Produkte des Gens DJ-1 haben die Forscher in kranke menschliche Zellen in der Petrischale und in Zellen von Fadenwürmern gegeben, deren Mitochondrien bereits inaktiv waren. Das Ergebnis: Der Abbau der Nervenzellen wurde gestoppt, alle Zellen wurden wieder gesund. Auch negative Auswirkungen auf Mitochondrien in Nervenzellen durch das Unkrautbekämpfungsmittel Paraquat, das als Auslöser von Parkinson bekannt ist, konnten die beiden Stoffe verhindern. Sowohl Glykol- als auch Milchsäure kommen ganz natürlich in Joghurt oder unreifen Früchten vor.
Ohne das Gen DJ-1 stellen die Mitochondrien (rot) ihre Aktivität ein (links). Mit Glykolat oder D-Laktat werden sie wieder voll funktionsfähig (rechts). (blau: DNA) Bild vergrößern
Ohne das Gen DJ-1 stellen die Mitochondrien (rot) ihre Aktivität ein (links). Mit Glykolat oder D-Laktat werden sie wieder voll funktionsfähig (rechts). (blau: DNA) [weniger]

Das Gen DJ-1 hatten sowohl Teymuras Kurzchalia als auch Tony Hyman, die beide am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik forschen, schon länger im Blick. Ursprünglich wurde es als ein krebsverursachendes Onkogen gehandelt. 2003 zeigten dann Forschungen, dass es vor allem bei Parkinson eine Rolle spielt. Neueste Untersuchungen haben DJ-1 der Familie der Glyxolasen zugeordnet, die man bisher ausschließlich für Entgifter-Gene hielt: Man nahm an, dass diese Gene aggressive Aldehydgruppen, die in Mitochondrien als Abfall entstehen, in neutrale Verbindungen umwandeln und damit unschädlich machen. Die Dresdner Forscher zeigen jetzt, dass DJ-1 zudem auch für die Produktion von D-Laktat und Glykolat unabdingbar ist und somit dafür sorgt, dass Mitochondrien ihre Leistungsfähigkeit beibehalten können.

Sind Nervenzellen angegriffen und im Absterben begriffen – etwa durch das Herbizid Paraquat oder wenn das Gen DJ-1 nicht richtig funktioniert – so sind D-Laktat und Glukolat die Rettung: Sie verringern die toxische Wirkung des Unkrautbekämpfungsmittels, stellen die Funktionalität der Zellkraftwerke wieder her und sichern so das Überleben der Nervenzellen.

„Wie genau die beiden Stoffe den heilenden und vorbeugenden Effekt erzielen, wissen wir bisher nicht. Deshalb wollen wir als nächstes die molekularen Mechanismen genau erforschen“, sagt Kurzchalia. Und er hat noch weitere Pläne: Er kann sich vorstellen, einen Joghurt auf den Markt zu bringen, der mit D-Laktat angereichert ist und als Parkinson-Prophylaxe dienen kann.

Ein Rückgang der Aktivität von Mitochondrien ist bei vielen Krankheiten das Problem, nicht nur bei Parkinson. Insofern könnten die Glykolase-Produkte, die das Dresdner Team näher charakterisiert hat, generell eine wichtige Rolle dabei spielen, Zellen vor ihrem Tod zu schützen.

FF/HR

 
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