Protein: Steuerung der Fettverbrennung im Körper

22.11.2013
Foto: UCP1

An der 3-D Struktur des Proteins UCP1 können Bindungsstellen für Moleküle gefunden werden; © Vetmeduni Vienna/Elena Pohl

UCP1, ein Protein im braunen Fettgewebe, ermöglicht Winterschläfern und Babies, sich ohne Zittern warm zu halten. Forscher der Veterinärmedizinischen Universität Wien haben festgestellt, dass ein Aldehyd, unter speziellen Bedingungen UCP1 aktivieren und die Fettverbrennung ankurbeln kann.

Die Ergebnisse könnten für die Behandlung der Fettleibigkeit genutzt werden. Das Entkopplerprotein 1 (UCP1), auch früher Thermogenin genannt, kommt ausschließlich im braunen Fettgewebe vor. Bis vor einigen Jahren dachte man, dass nur Babies und Winterschläfer dieses Fettgewebe besitzen. Seit man aber auch in Erwachsenen kleine Inseln von braunem Fettgewebe gefunden hat, wird UCP1 für die Bekämpfung der Fettleibigkeit interessant. „Fänden wir also heraus, wie dieses Protein reguliert werden kann, dann könnten wir eventuell auch die Fettverbrennung ankurbeln“, erklärt Prof. Elena Pohl von der Abteilung für Physiologie und Biophysik an der Vetmeduni Vienna.

Ganz genau gesagt steckt das Entkopplerprotein 1 in der Membran von Mitochondrien, den Energiekraftwerken, die sich in all unseren Körperzellen befinden. Besonders viele Mitochondrien gibt es in den Zellen, die viel Energie benötigen – beispielsweise die Muskelzellen. Im braunen Fettgewebe befinden sich auch sehr viele Mitochondrien. Sie sind für die Braunfärbung des Gewebes verantwortlich. UCP1 in den Mitochondrien des braunen Fettgewebes transportiert elektrisch geladene Teilchen in der Zelle und verbraucht („entkoppelt“) so Energie, die normalerweise für die herkömmliche Energieerzeugung in den Zellen verwendet wird. Dabei wird Wärme produziert. Mäuse, in denen man UCP1 ausgeschalten hat, frieren und winterschlafende Tiere würden ohne das Protein den Winter nicht überleben.

Die Forscher der Vetmeduni testeten, neben Fettsäuren, verschiedene Substanzen, die UCP1 aktivieren können. Eine der Substanzen ist der reaktive Aldehyd 4-hydroxy-2-nonenal (HNE). Mit einem selbst entwickelten System untersuchten die Forscher um Pohl das Protein UCP1, indem sie es in eine künstlich hergestellte Doppel-Lipidschicht, die natürlichen Zellmembranen entspricht, einbauten. Bei einer Änderung der elektrischen Leitfähigkeit der Membran können die Biophysiker Rückschlüsse auf die Aktivierung von UCP1 ziehen. Die Forscher untersuchten die Aktivität von UCP1 während sie HNE auf die Membran tropften. Sie fanden heraus, dass sich UCP1 um ein vielfaches stärker aktivieren lässt, wenn man HNE mit Fettsäuren kombiniert. HNE alleine aktiviert UCP1 nur wenig. „In diesem Modell sind alle beteiligten „Spieler“ bekannt und man kann eindeutig feststellen, ob die untersuchte Substanz das Protein direkt beeinflusst. Diese Entdeckung könnte in Zukunft zum besseren Verständnis der Mechanismen, die für die Regulierung des Proteins verantwortlich sind, beitragen. Ein Ansatz zur Fettverbrennung im Körper könnte so auch gefunden worden sein“, erläutert Koautorin Olga Jovanovic.

Reaktive Sauerstoffspezies, dazu gehören auch die freien Radikale, spielen eine wichtige Rolle in vielen biologischen Prozessen. Sie bewirken aber auch Zellschäden und spielen bei der Entstehung verschiedener Erkrankungen wie beispielsweise Krebs, Arteriosklerose oder Alzheimer eine entscheidende Rolle. Das Forscherteam zeigte in der aktuellen Arbeit auch, dass HNE zusammen mit den Fettsäuren potentiell in der Lage ist, diese schädlichen Formen des Sauerstoffs durch die Senkung des Membranpotentials zu minimieren. „Mit unserer Arbeit klären wir die molekularen Mechanismen der UCPs weiter auf. Wir werden noch Untersuchungen mit verschiedenen Aldehyden und anderen UCPs machen. Es gibt fünf verschiedene UCPs und ihre Funktionen sind noch nicht restlos geklärt. In weiterer Folge können dann entsprechende Therapien zu verschiedenen Erkrankungen entwickelt werden.“

MEDICA.de; Quelle: Veterinärmedizinische Universität Wien