Koordination von ATP-Verbrauch und ATP-Synthese in aeroben Hochleistungsmuskeln

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Der universelle zelluläre Energieüberträger ATP wird im Cytosol gebraucht, aber zu über 90% in den Mitochondrien produziert. Verbrauch und Synthese von ATP müssen einander stets exakt entsprechen (ATP-Homöostase). Es ist jedoch nicht bekannt, durch welche Mechanismen diese fundamentale regulatorische Leistung vollbracht wird, denn es fehlen „Modellsysteme , bei denen man Prozesse, die an der Regulation der ATP-Synthese beteiligt sind, an intakten Tieren unter physiologischen Bedingungen studieren kann. Wir haben in einer Kooperation erstmalig zeigen können, dass bei Flugaktivität intakter Insekten das mitochondriale NADH in der Flugmuskulatur schlagartig erhöht wird (NADH-Fluoreszenz in vivo), Enzyme des Citratzyklus also sehr schnell und stärker aktiviert werden als Atmungskette und ATP-Synthase. Dies widerspricht der lange favorisierten Hypothese, dass die Kontrolle der ATP-Synthese primär an der ATP-Synthase ansetzt. Wir wollen Mechanismen, die der aktivitätsinduzierten Erhöhung des NADHs zugrunde liegen, analysieren, und zwar am Beispiel des regulatorischen mitochondrialen Enzyms Isocitratdehydrogenase des Nachtfalters Manduca sexta, der für solche Studien in einzigartiger Weise geeignet scheint (deutsch-britische Kooperation, Biochemie, Universität Oxford).