AG Ventura: Adaptive Mitochondrienreaktionen der umweltinduzierten neuronalen Alterung

Liaisongruppe zwischen dem IUF und dem Institut für Klinische Chemie der Medizinischen Fakultät der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Arbeitsgruppenleiterin:
Dr. med. Dr. rer. nat. Natascia Ventura  tl_files/bilder/mail.gif CV
(Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf)
Telefon: 0211-3389-203

Postdocs:
Dr. Silvia Maglioni tl_files/bilder/mail.gif
Dr. Alessandra Runci tl_files/bilder/mail.gif
Dr. Alfonso Schiavi tl_files/bilder/mail.gif

Doktoranden:

Vanessa Brinkmann tl_files/bilder/mail.gif
Shiling Feng tl_files/bilder/mail.gif

Studenten:

Jennifer Kleinjohann, Masterstudentin tl_files/bilder/mail.gif
Daniel Puchta, Masterstudent tl_files/bilder/mail.gif

Forschungsprofil

Faktoren aus der Umwelt haben einen großen Einfluss auf die menschliche Gesundheit und das menschliche Verhalten. Mitochondrien sind zentrale Modulatoren der zellulären Homöostase und können einen zentralen Angelpunkt in der Zellantwort auf unterschiedliche Umwelt- und Nahrungseinflüsse darstellen. Anhand von umfassenden Methoden, die auf dem neusten Stand der Technik beruhen, verwendet unsere Gruppe den Nematoden Caenorhabditis elegans, um die molekularen Mechanismen der mitochondrialen Adaption an äußere Einflüsse (z. B. Nahrungskomponenten, Hypoxie oder Umweltverschmutzung) in der Modulation alterns- und krankheitsassoziierter neurodegenerativer Prozesse aufzuklären mit dem ultimativen Ziel, die gesunde Lebensspanne zu verlängern. Mit einer kürzlich von uns entwickelten Phänotyp-basierten „high-content“ Screening-Strategie sollen Umweltfaktoren identifiziert werden, die auf Mitochondrien wirken, um alterns- und krankheitsassoziierte Neurodegeneration zu verhindern.

Projekte

1. Mechanistische Aspekte der mitochondrialen Stress-Kontrolle der Langlebigkeit

(Mechanistic aspects of mitochondrial-stress control of longevity)

Anhand von komplementären genetischen, biochemischen und molekularen Verfahren untersuchen wir intrazelluläre Faktoren, die durch Mitochondrien-gerichtete genetische und pharmakologische Interventionen beeinflusst werden und eine Ausdehnung der Phase des gesunden Alterns unterstützen. Sowohl zielgerichtete (Autophagie, Apoptose, neuronal-spezifische Signalwege) als auch offene Strategien werden in diesem durch die Forschungskommission der medizinischen Fakultät der Heinrich-Heine-Universität und durch die DFG geförderten Projekt eingesetzt. Das Projekt wird durch die langjährige Zusammenarbeit mit Prof. Nektarios Tavernaraki, Prof. Bart Braeckman und Prof. Hilde Nilsen unterstützt.


2. Umwelteinflüsse, die sich auf Mitochondrien auswirken und hierdurch Gesundheit und Lebensspanne beeinflussen

(Environmental interventions acting through mitochondria to modulate health and lifespan)

Für dieses durch die DFG geförderte Projekt haben wir eine Phänotyp-basierte „high-content“ Screening-Mikroskopie-Plattform optimiert, welche eingesetzt werden soll, um Umweltfaktoren (Toxine, Nahrungskomponenten, Strahlung) zu identifizieren, die während der Entwicklung der Tiere auf die Mitochondrien wirken, um entweder neuronale Toxizität zu induzieren oder den gesunden Alterungsprozess zu fördern. Diese Plattform haben wir durch den Einsatz von genetischen und pharmakologischen Interventionen, die sich bekanntermaßen positiv auf die Lebenspanne von C. elegans auswirken, validiert und einen neuen mitochondrialen ATPase Inhibitor entdeckt, der lebensverlängernde Auswirkungen hat. Zu diesem Projekt tragen kürzlich etablierte Kooperation mit der AG Haendeler und PD Dr. Ralph Menzel bei.


3. C. elegans Modelle für humane Mitochondrien-assoziierte Erkrankungen (HMAD)

(C. elegans models for human mitochondrial-associated diseases (HMAD))

Wir haben C. elegans Modelle für verschiedene HMAD entwickelt, die den Verlauf dieser Krankheiten gut reproduzieren und durch die Kombination von Verhaltens- und biochemischen Tests charakterisieren wir mitochondriale und neuronale Defizite in diesen Modellen. Das Ziel dieses durch den Strategischen Forschungsfond der Heinrich-Heine-Universität und der DFG geförderten Projektes ist die Identifizierung von molekularen Schlüsselfaktoren der Pathogenese dieser Erkrankungen für gezielte therapeutische Interventionen (pharmakologische Substanzen, Nahrungs- oder Naturstoffe), um diese schließlich in entsprechenden Säugetiermodellen dieser Erkrankungen zu testen. Um Letzteres zu erreichen, haben wir eine Kooperation mit PD Dr. Felix Distelmeir an der pädiatrischen Klinik des Universitätsklinikums Düsseldorf eingerichtet.

Service

Die AG Ventura betreut innerhalb des IUF die Fluoreszenzmikroskopie Gurlittstrasse (Dr. Alfonso Schiavi).

Kooperationen

IUF-intern:
AG Haendeler
AG Haarmann-Stemmann
AG Krutmann
AG Reinke
AG Schikowski

National:
Prof. Aleksandra Trifunovic, CECAD Research Center, Universität zu Köln
Prof. Björn Schumacher, CECAD Research Center, Universität zu Köln
Prof. Bertram Gerber, LIN - Leibniz Institut für Neurobiologie, Abteilung für Genetik von Lernen und Gedächtnis, Magdeburg
PD Dr. Felix Distelmeir, Zentrum für Kinder und Jugendmedizin, Uniklinik, Düsseldorf
Dr. Mathias Beller, Institut für Mathematische Modellierung biologischer Systeme, Heinrich Heine University
PD Dr. Ralph Menzel, Humboldt-Universität zu Berlin

International:
Prof. Nektarios Tavernarakis, Institute of Molecular Biology and Biotechnology Foundation for Research and Technology-Hellas Medical School, University of Crete, Heraklion, Griechenland
Prof. Bart Braeckman, Biology Department, Ghent University, Belgien
Prof. Hilde Nilsen, Institute of Clinical Medicine, University of Oslo, Norway and Department of Clinical Molecular Biology, Akershus University Hospital, Lørenskog, Norwegen
Prof. Francesco Cecconi, European Center for Brain Research
Santa Lucia Foundation, Rome, Italy & Danish Cancer Society research Center, Cancer Center, Kopenhagen, Dänemark
Prof. Jing-Dong J. Han, Shanghai Institutes of Biological Sciences, CAS, China
Prof. Frank Madeo, Institute for Molecular Biosciences, Graz University, Österreich

Ausgewählte Publikationen

Schiavi A, Maglioni S, Palikaras K, Shaik A, Strapazzon F, Brinkmann V, Torgovnick A, Castelein N, De Henau S, Braeckman BP, Cecconi F, Tavernarakis N, Ventura N: Iron starvation-induced mitophagy mediates lifespan extension upon mitochondrial stress in C. elegans. Curr Biol 25(14): 1810-1822, 2015. [pubmed]

Maglioni S, Arsalan N, Franchi L, Hurd A, Opipari AW, Glick GD, Ventura N: An automated phenotype-based microscopy screen to identify pro-longevity interventions acting through mitochondria in C. elegans. Biochim Biophys Acta-Bioenerg 1847(11): 1469-1478, 2015. [pubmed]

Maglioni S, Schiavi A, Runci A, Shaik A, Ventura N: Mitochondrial stress extends lifespan in C. elegans through neuronal hormesis. Exp Gerontol 56: 89-98, 2014. [pubmed]

Schiavi A, Ventura N: The interplay between mitochondria and autophagy and its role in the aging process. Exp Gerontol 56: 147-53, 2014. (Review) [pubmed]

Schiavi A, Torgovnick A, Kell A, Megalou E, Castelein N, Guccini I, Marzocchella L, Gelino S, Hansen M, Malisan F, Condò I, Bei R, Rea SL, Braeckman BP, Tavernarakis N, Testi R, Ventura N: Autophagy induction extends lifespan and reduces lipid content in response to frataxin silencing in C. elegans. Exp Gerontol 48(2): 191-201, 2013. [pubmed]