Mitochondrien als Schaltzentralen der Zellkommunikation
Strukturelle und funktionelle Eigenschaften von Mitochondrien prägen ihre Rolle als Signalorganellen – mit weitreichenden Konsequenzen für Immunantworten, Entzündungsprozesse und Erkrankungen. Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Dr. Konstanze F. Winklhofer vom Institut für Biochemie und Pathobiochemie der Ruhr-Universität Bochum gibt einen Überblick über ihre vielfältigen Funktionen. Die Forschenden berichten in der Zeitschrift Molecular Cell vom 28. Januar 2026
Empfänger und Quelle zellulärer Signale
„Mitochondrien fungieren als integrative Plattformen für zelluläre Signale“, erklärt Konstanze Winklhofer. „Sie verknüpfen metabolische Zustände mit Entzündungs- und Stressantworten und beeinflussen damit fundamentale Entscheidungen der Zelle.“
So sind Mitochondrien sowohl Zielstrukturen externer Signale als auch als Ursprungsort von Signalstoffen. Veränderungen im Stoffwechsel, Störungen der Protein-Qualitätskontrolle oder Schäden an der mitochondrialen DNA lösen spezifische Stressantworten aus, die bis in den Zellkern reichen und dort Genexpressionsmuster anpassen. Beispiele hierfür sind die integrierte Stressantwort und die mitochondriale Stressantwort auf fehlgefaltete Proteine, die beide dazu beitragen, das zelluläre Gleichgewicht wiederherzustellen.
Gleichzeitig können Mitochondrien selbst Signale aussenden, indem sie Moleküle wie reaktive Sauerstoffspezies, Metabolite oder Nukleinsäuren freisetzen. Diese Signale beeinflussen grundlegende zelluläre Entscheidungen – von Anpassungsreaktionen bis hin zu programmiertem Zelltod.
Mitochondrien und das Immunsystem
Ein besonderer Fokus des Artikels liegt auf der Rolle von Mitochondrien in der angeborenen Immunantwort. Aufgrund ihrer evolutionären Herkunft enthalten sie molekulare Strukturen, die von der Zelle als Gefahrensignale erkannt werden können. Werden diese bei Stress oder Schädigung freigesetzt, aktivieren sie Immun- und Entzündungssignalwege.
„Mitochondrien können Immunreaktionen gezielt verstärken, aber auch chronische Entzündungen antreiben, wenn diese Prozesse fehlreguliert sind“, sagt Anna Meichsner, Erstautorin des Reviews. Somit können sie sowohl schützende als auch schädliche Auswirkungen haben. „Das macht sie zu einem wichtigen Verbindungsglied zwischen zellulärem Stress, Immunantworten und Krankheitsentstehung.“ Anhaltende oder fehlgesteuerte Signale chronische Entzündungen werden mit metabolischen, neurodegenerativen und entzündlichen Erkrankungen in Verbindung gebracht.
„Ein besseres Verständnis der Regulationsmechanismen mitochondrialer Signalwege ist entscheidend, um ihre Rolle bei Gesundheit und Krankheit zu verstehen“, so Konstanze Winklhofer. „Langfristig könnte dies Ansatzpunkte liefern, um gezielt in krankhafte Signalprozesse einzugreifen.“
