Man kennt inzwischen mehrere Gene, die im mutierten Zustand zumindest für einen Teil der Krankheitsfälle verantwortlich sind. Zu diesen gehören die Gene für die Proteine PINK1, eine Kinase, sowie Parkin, eine Ubiquitin-Ligase. Wenn beide Gene mutiert sind, steigt das Risiko, an Parkinson zu erkranken, erheblich. Inzwischen weiß man, dass beide einem Signalweg angehören, der dafür zuständig ist, defekte Mitochondrien zu kennzeichnen, so dass sie entsorgt werden können. Man vermutet schon länger, dass Funktionsstörungen dieser Energielieferanten für den Morbus Parkinson verantwortlich sind.
Aufgrund neuerer Untersuchungen zum PINK1/Parkin-Signalweg führt Dr. Anne Grünewald die Veränderungen in den Nervenzellen nun vor allem auf den gestörten Abbau und die daraus resultierende Anhäufung funktionsunfähiger Mitochondrien zurück. Wie man inzwischen weiß, bilden die Mitochondrien in der Zelle ein dynamisches röhrenförmiges Netzwerk, das, um seine Funktion zu erhalten, immer wieder umstrukturiert wird, indem sich Teile dieses Netz­werks abspalten und dann erneut miteinander verschmel­zen. So können unter anderem defekte Anteile isoliert und abgebaut werden. Bei dieser sogenannten mitochondrialen Autophagie oder Mitophagie arbeiten, wie Dr. Anne Grünewald annimmt, PINK1 und Parkin in einer Signalkaskade zusammen. Ihrer Hypothese zufolge erkennt das PINK1-Protein die defekten Mitochondrien an einer Veränderung im Membranpotential und sorgt dafür, dass sich das ansonsten gleichmäßig in der Zellflüssigkeit verteilte Parkin-Protein dort anlagert und das Membranprotein Mitofusin mit dem kleinen Protein Ubiquitin markiert. So gekennzeichnet ist das für eine erneute Fusion essentielle Mitofusin dem Abbau preisgegeben, das dazu gehörende Mitochondrium kann ohne dieses Fusionsprotein nicht mehr in das Netzwerk integriert werden und wird in Autophagosomen recycelt.
Ob die Mitophagie wirklich so abläuft, wird im vorliegenden Projekt überprüft. Experimente sollen belegen, dass PINK1 und Parkin für die Aktivierung der Mitophagie unerlässlich sind, und die Abfolge der Signal­kaskade klären. Vor allem aber soll durch Ausschalten der Gene für Mitofusin 1 und 2 gezeigt werden, wie wichtig die Mitofusine für die Aufrechterhaltung des mitochondrialen Netzwerks sind. Falls die Vorstellung zutrifft, dass der Abbau der Mitofusine im Proteosom aus­reicht, um Mitochondrien dem Abbau preiszugeben, werden geschädigte Mitochondrien ohne diese Mitofusine auch in Zellen ohne PINK1 und Parkin entsorgt.