Eine verminderte Expression von Mff führt zu einer fragmentierten mitochondrialen Netzwerkstruktur und einer reduzierten ATP Bereitstellung in Beta-Zellen

Fragestellung:

Mitochondrien bilden in der Zelle ein dynamisches tubuläres Netzwerk, welches durch ständige Fusions- und Teilungsprozesse aufrechterhalten wird. Eine Balance der Mitochondriendynamik ist für die Aufrechterhaltung der Beta-Zell Funktion wichtig. Der mitochondriale fission factor (Mff) reguliert durch Rekrutierung des Dynamin-Related Protein 1 (Drp1) die Teilung von Mitochondrien. Bei einem Defekt dieses Teilungsprozesses kommt es zu Veränderungen von Mitochondrienmorphologie und -funktion. Der Abbau von defekten Mitochondrien wird durch Mitophagie reguliert, um die Beta-Zell Funktion aufrecht zu erhalten. Ziel dieser Studie war es, die Rolle von Mff im mitochondrialen Teilungsprozess und dessen Einfluss auf den Stoffwechsel von Beta-Zellen zu untersuchen.

Methodik:

Eine verminderte Expression von Mff in MIN6 Zellen und primären Maus Inselzellen wurde mittels spezifischer siRNA erreicht. Die mitochondriale Struktur wurde durch MTGreen und einer Tom20 Immunfluoreszenz analysiert, das mitochondriale Membranpotential mit TMRE. Die Zellatmung wurde mit einem Micro-Optode Sensorsystem und der ATP-Gehalt mit dem ATPlite-Assay bestimmt. Die Expression von Regulatoren der Mitophagie und Mitochondriendynamik wurde durch RT-PCR untersucht.

Ergebnisse:

Im Gegensatz zu einer homogenen Netzwerkstruktur in siRNA-kontrolltransfizierten Beta-Zellen, kam es nach Behandlung mit Mff-siRNA zu einer starken Fragmentierung der Mitochondrien. Die gebildeten Cluster und Loop-Strukturen wurden nicht durch Mitophagie eliminiert. Die verminderte Expression von Mff führte in MIN6 Zellen zudem zur Reduktion des mitochondrialen Membranpotential, des ATP-Gehalts und der Zellatmung im Vergleich zu den siRNA-kontrolltransfizierten Zellen.

Schlussfolgerung:

Diese Studie zeigt die Bedeutung von Mff beim mitochondrialen Teilungsprozess in Beta-Zellen auf. Die bei verminderter Mff Expression stark fragmentierte Netzwerkstruktur führt zur Reduktion der mitochondrialen ATP Bereitstellung, die für die Stimulus-Sekretionskopplung von wesentlicher Bedeutung ist.