Itakonat-Stoffwechsel beeinflusst Immunantwort

GPS-Tracker für Moleküle

„Wir wissen, dass Zellen große Mengen Itakonat bilden, um Immunreaktionen zu modulieren. „Doch nutzen sie es auch, um ihren Stoffwechsel anzutreiben?“, fragte sich Prof. Dr. Thekla Cordes, Expertin für Zellstoffwechsel an der TU Braunschweig und dem Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung (HZI). Um das herauszufinden, setzte das Team auf ein Verfahren, das einem GPS-Tracker für Moleküle gleicht: Speziell markiertes Itakonat wurde mithilfe stabiler Isotopen-Tracer-Technologie und Massenspektrometrie im Körper verfolgt. „Damit können wir die Reise von Itakonat nachvollziehen – ähnlich wie die Route eines Autos mit GPS“, sagt Teamkollegin Hanna Voß-Willenbockel.

Ein Molekül mit vielen Funktionen

Das Team wies in früheren Arbeiten nach, dass Itakonat an einem Mechanismus beteiligt ist, der Zellen vor schädlichen Reoxygenierungsprozessen schützt und den Stoffwechsel reguliert. Die neuen Analysen zeigen: Nach einer Behandlung mit Itakonat wird der größte Teil rasch über die Nieren ausgeschieden. Ein Teil des Itakonats jedoch wird in zentrale Stoffwechselprodukte umgewandelt und in den Zitronensäurezyklus der Mitochondrien eingespeist. Die Daten verdeutlichen den Abbauweg und wie dynamisch Itakonat Enzyme und Stoffwechselwege reguliert. „Unsere Ergebnisse liefern wichtige Grundlagen, um künftig gezieltere Therapien zu entwickeln“, betont Thekla Cordes. Die Forschenden warnen jedoch davor, dass es verfrüht sei, Itakonat-Präparate zur Beeinflussung der Immunantwort einzunehmen. Weitere Studien seien erforderlich, die mehrere Jahre dauern könnten. Das Team arbeitet dazu mit weiteren Forschungsinstituten in den USA zusammen.

© Thekla Cordes, TUBS

Neue Stoffwechselwege und -produkte identifiziert

Inzwischen liegen weitere Ergebnisse im Bereich mitochondrialer Stoffwechselprodukte vor. „Wir konnten neue Stoffwechselwege sowie bislang unbekannte Stoffwechselprodukte identifizieren, die in dieser Form in keinem Lehrbuch beschrieben sind“, berichtet Thekla Cordes. „Diese Erkenntnisse wurden durch unsere massenspektrometrischen und Isotopen-Tracing-Methoden ermöglicht.“ Unter Leitung von Thekla Cordes untersucht ein internationales Team, welche Rolle Itakonat bei der Regulierung des Stoffwechsels spielt. Dazu kooperiert sie am Braunschweig Integrated Centre of Systems Biology (BRICS) mit Professor Christian Metallo vom Salk Institute for Biological Studies (USA) sowie Kollegen der University of California, San Diego (USA). Die Ergebnisse erschienen im renommierten Fachmagazin Nature Metabolism.

 

Hier finden Sie weitere Informationen:

• In vivo itaconate tracing reveals degradation pathway and turnover kinetics, Willenbockel, H.F., Williams, A.T., Lucas, A. et al., 2025, Nature Metabolism
• Wie ein Molekül durch Raum und Zeit wandert und unsere Immunantwort beeinflusst
• Arbeitsgruppe Cellular Metabolism, TU Braunschweig
• BRICS - Braunschweiger Zentrum für Systembiologie
• Prof. Dr. Thekla Cordes, HZI