English
German

Membranalterung

Während des Alterungsprozesses kommt es zu Änderungen in der Zusammensetzung der Lipide (Fette), den Bausteinen der Zellmembranen. Damit verändern sich nicht nur die strukturellen Eigenschaften, sondern auch die Funktionen von Zellmembranen. Eine der entscheidenden Forschungsfragen ist: Warum ändert sich der Lipidgehalt der Zellmembranen im Alter? Um diese Frage lösen zu können, kombinieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von CECAD  massenspektrometrische Analysen mit Untersuchungen von genetisch definierten Modellen von Enzymdefekten, die in den Sphingolipidstoffwechsel eingreifen. Damit konnten einerseits die Veränderungen der Lipidzusammensetzung der Zellmembranen im Alter bei Mensch und Mäusen beschrieben werden. Andererseits gelang es durch die gezielte Ausschaltung von spezifischen Ceramid Synthasen, die für die beobachteten Veränderungen verantwortlich sind, deren Zusammenhang mit alters-assoziierten Erkrankungen wie Haarverlust, Muskelschwäche oder Fettleibigkeit festzustellen. Die neuen Erkenntnisse zu den Alterungsprozessen von Zellmembranen und deren funktionelle Konsequenzen liefern einen wichtigen Mosaikstein zu CECAD´s Anliegen, Antworten auf die Frage nach den Mechanismen des Alterns zu finden.

Der Fokus der Research Area D liegt auf folgenden Forschungsgebieten:

  • Ein vertieftes Verständnis der funktionalen Rolle der Ceramid Synthase Familie, die spezifische Ceramid Spezies generieren (Fette, die besonders häufig in Membranen vorkommen) in altersbezogenen Erkrankungen wie Haarverlust, Muskelschwäche und Fettleibigkeit
  • Neue Erkenntnisse zur Kontrolle der Mitochondrienfunktion durch Ceramid Synthasen und anderen Enzymen des Lipid-Stoffwechsels
  • Erforschung der altersassoziierten Veränderungen der Plasma-Membranstruktur und des Entzündungsstatus, die durch eine veränderte Sättigung und Verlängerung der mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA) ausgelöst werden
  • Erforschung der Effekte von altersbezogenen Veränderungen der Lipide im Hinblick auf die Funktion der Mitochondrien sowie auf die Kanalfunktion der glomerulären Filterbarriere in der Niere

Die CECAD Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten aus den Analysen des Lipidoms, der Gesamtheit der Fette einer Zelle, bei Mensch und Maus die altersabhängigen Veränderungen von Zellmembranen demonstrieren und präzise charakterisieren. Die in CECAD entwickelten genetischen Modelle für Defekte von spezifischen Enzymen, die den Lipidstoffwechsel von Zellmembranen maßgeblich determinieren, werden weiter zur Aufklärung beitragen von Entstehung und Verlauf altersassoziierter Erkrankungen wie Entzündungen, neurodegenerative Erkrankungen, Stoffwechselstörungen, Altersprozesse der Haut und deren Anhangsgebilden (z.B. Fingernägel), Immunschwäche und Nierenversagen.

Prof. Dr. Martin Krönke
Head of Research Area D – Principal Investigator, Institute for Medical Microbiology, Immunology and Hygiene (IMMIH)
Tel.  +49 221 478 32000
m.kroenke[at]uni-koeln.de

Institut für medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene
Uniklinik Köln
Goldenfelsstr. 19-21
50935 Köln
Profile Page

Martin Krönke
Video

Film (01:55, Deutsche Fassung)
Bitte klicken, um den Film zu starten.

Figures
Figure 1
Figure 2
Figure 3
Figure 4
Figure 5
 

Figure 1: Lipid bilayer of cellular membranes

Figure 2: ER association of GFP-tagged Ceramide synthase 1 in COS cells (super resolution microscopy, stimulated emission depletion (STED))

Figure 3: Building blocks of the lipid bilayer

Figure 4 AND 5: Enzymatic activity and tissue specific expression of ceramide synthases 1–6