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.