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 CV
(Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf)
Telefon: 0211-3389-203
Postdocs:
Dr. Silvia Maglioni
Dr. Alfonso Schiavi
Dr. Margherita
Romeo
Doktorandinnen:
Shiwa Afshar
Laura Schröter
Studenten:
Jennifer Kleinjohann, Masterstudentin
Daniel Puchta, Masterstudent
Jadranka Skorput, Masterstudentin
Marius Gatzemeier, Bachelorstudent
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:
Haendeler research group
Haarmann-Stemmann junior research group
Krutmann research group
Schikowski junior research group
Schins research group
HHU:
Dr. Felix Distelmeir, Centre for Child and Adolescent Medicine, University Hospital
Dr. Mathias Beller, Institute for Mathematical Modelling of Biological Systems
Prof. James Adjaye, Institute for Stem Cell Research and Regenerative Medicine (ISRM)
National:
Prof. Björn Schumacher, CECAD Research Center, University of Cologne
PD Dr. Ralph Menzel, Humboldt-Universität zu Berlin
Dr Nuno Raimundo, Institute of Cellular Biochemistry, Universitätsmedizin Göttingen
International:
Prof. Nektarios Tavernarakis, Institute of Molecular Biology and Biotechnology Foundation for Research and Technology-Hellas Medical School, University of Crete, Heraklion, Greece
Prof. Bart Braeckman, Biology Department, Ghent University, Belgium
Prof. Hilde Nilsen, Institute of Clinical Medicine, University of Oslo, Norway and Department of Clinical Molecular Biology, Akershus University Hospital, Lørenskog, Norway
Prof. Francesco Cecconi, European Center for Brain Research
Santa Lucia Foundation, Rome, Italy & Danish Cancer Society research Center, Cancer Center, Kopenhagen, Denmark
Prof. Frank Madeo, Institute for Molecular Biosciences, Graz University, Austria
Ausgewählte Publikationen
Maglioni S, Mello DF, Schiavi A, Meyer J, Ventura N. “Mitochondrial bioenergetics changes during development as an indicator of C. elegans health-span. Aging (Albany NY). 2019 Aug 27;11(16):6535-6554.
Torgovnick A*, Schiavi A*, Shaik A^, Kassahun H^, Maglioni S, Rea SL, Johnson TE, Reinhardt HC, Honnen S, Schumacher B, Nilsen H, Ventura N. “BRCA1/BARD1 mediate apoptosis resistance but not longevity in response to mitochondrial stress in C. elegans.” EMBO Reports. 2018 Oct 26. Dec;19(12). pii: e458568.
Eckers A, Jakob S, Heiss C, Haarmann-Stemmann T, Goy C, Brinkmann V, Cortese-Krott MM, Sansone R, Esser C, Ale-Agha N, Altschmied J, Ventura N*@, Haendeler J.*@ “The aryl hydrocarbon receptor promotes aging phenotypes across species. Sci Rep. 2016 Jan 21;6:19618.
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 Bioenergetics. 2015 Nov; 1847(11):1469-78.
Schiavi A, Maglioni S, Palikaras K, Shaik A, Strapazzon F, Brinkmann V, Castelein N, Henau S, Torgovnick A, Braeckman BP, Cecconi F, Tavernarakis N, Ventura N. “Iron starvation-induced mitophagy mediates lifespan extension upon mitochondrial stress in C. elegans”, Curr Biol. 2015. 25(14):1810-22.