Biochemische Mechanismen der Thermogenese im zellulären Stoffwechsel

Einen Teil der chemischen Energie der Nahrung geben wir ständig ungenutzt als Wärme an die Umwelt ab, da die Hauptenergieträger in unserer Nahrung (Zucker und Fettsäuren) zunächst in ATP (Adenosintriphosphat) umgewandelt werden müssen. Es gibt zwei grundsätzlich verschiedene Mechanismen, die diese Wärmebildung weiter anfeuern. Zum einen können Zellen die Atmung der Mitochondrien von der ATP Synthese entkoppeln; zum anderen können Zyklen energieverbrauchender Prozesse betrieben werden („futile cycles“), die mit hoher Rate ATP verbrauchen. In beiden Fällen steigt der Sauerstoffverbrauch der Zelle an und damit auch die Thermogenese. Die Energie von Zucker und Fettsäuren verpufft dann einfach als Wärme. Braune Fettzellen sind auf die Entkopplung der Mitochondrien Atmung spezialisiert. 


Kooperationen

Prof. Dr. Maik Hüttemann, Wayne State University, Detroit, USA

Prof. Dr. Matthias Mann, MPI 


Ausgewählte Publikationen

Hankir MK, Klingenspor M.  Brown adipocyte glucose metabolism: a heated subject. EMBO Rep. 2018 Sep;19(9). pii: e46404. doi: 10.15252/embr.201846404.

Braun K, Oeckl J, Westermeier J, Li Y, Klingenspor M. Non-adrenergic control of lipolysis and thermogenesis in adipose tissues. J Exp Biol. 2018 Mar 7;221(Pt Suppl 1). pii: jeb165381. doi: 10.1242/jeb.165381.

Fromme T, Kleigrewe K, Dunkel A, Retzler A, Li Y, Maurer S, Fischer N, Diezko R, Kanzleiter T, Hirschberg V, Hofmann T, Klingenspor M. Degradation of brown adipocyte purine nucleotides regulates uncoupling protein 1 activity. Mol Metab. 2018 Feb;8:77-85. doi: 10.1016/j.molmet.2017.12.010.

Maurer SF, Fromme T, Grossman LI, Hüttemann M, Klingenspor M. The brown and brite adipocyte marker Cox7a1 is not required for non-shivering thermogenesis in mice.
Sci Rep. 2015 Dec 4;5:17704. doi: 10.1038/srep17704.

Li Y, Fromme T, Schweizer S, Schöttl T, Klingenspor M. Taking control over intracellular fatty acid levels is essential for the analysis of thermogenic function in cultured primary brown and brite/beige adipocytes. EMBO Rep. 2014 Oct;15(10):1069-76. doi:10.15252/embr.201438775.

Forner F, Kumar C, Luber CA, Fromme T, Klingenspor M, Mann M. Proteome differences between brown and white fat mitochondria reveal specialized metabolic functions. Cell Metab. 2009 Oct;10(4):324-35. doi: 10.1016/j.cmet.2009.08.014.