Systembiologie von Biomembranen

Eukaryotische Zellen enthalten hunderte bis tausende unterschiedlicher Lipide. Weshalb und wozu diese Vielfalt und das entsprechende Verteilungsmuster notwendig sind, ist grösstenteils noch unbekannt. Die Tatsache, dass Veränderungen der Lipidzusammensetzung in Membrandomänen oder intrazellulären Kompartimenten zu Krankheiten führen, deutet aber auf deren Relevanz hin.

Die Lipidvielfalt entsteht durch die unterschiedliche Kombination von Acyl-Ketten verschiedener Länge und Sättigung mit Kopfgruppen unterschiedlicher Zusammensetzung. Die relative Konzentration der verschiedenen Lipide innerhalb einer Zelle unterliegt einer strikten Kontrolle. Zudem zeigt jedes Lipid innerhalb der Zelle eine klar definierte subzelluläre Verteilung, d.h. jede intrazelluläre membrangebundene Organelle hat ihre eigene, gut umschriebene Lipidzusammensetzung. Nicht einmal die Lipidverteilung innerhalb der zweidimensionalen Ebene einer bestimmten Membran ist homogen.

Lipidkomponente bei Erkrankungen

Veränderungen der Lipidzusammensetzung von Membrandomänen oder intrazellulärer Kompartimente führen zu Krankheiten. Und viele Krankheiten haben tatsächlich eine starke Lipidkomponente: Veränderungen des Fettstoffwechsels können zu Übergewicht oder zum metabolischen Syndrom führen, ein gestörter Fettabbau im endozytischen Pfad führt zu lysosomalen Speicherkrankheiten, während eine Ansammlung von Cholesterol an der Entstehung der Atherosklerose beteiligt ist. Auch bei Krankheiten wie Alzheimer, Huntington und Krebs wurden veränderte Lipidverteilungen festgestellt. Deshalb ist ein besseres Verständnis der Lipidhomöostase sowohl im Bereich der Grundlagenforschung wie auch in der Medizin angezeigt.

Grundlagen der Lipidbiologie

Im LipidX-Projekt setzen wir Lipidomik, Hochdurchsatzscreening, iterative Zyklen mathematischer Modellierungen und Experimente ein, um zu untersuchen, wie die Signalisierung, die Lipidzusammensetzung und die Zellphysiologie miteinander verknüpft sind und zusammenspielen. Die Resultate unserer Arbeit werden neues Wissen über die Grundlagen der Lipidbiologie und Biomembranen hervorbringen und die Entwicklung neuer Therapieformen vorantreiben.

Stand: Juni 2013