Cardiolipin

Cardiolipin (Diphosphatidylglycerol) macht etwa 15-20 % der Phospholipide der inneren Mitochondrienmembran aus. Seine vier Fettsaeureketten - in vielen Geweben ueberwiegend Linolsaeure (18:2) - verleihen ihm eine konische Form, die fuer die starke Kruemmung der Cristae (Membranfaltungen) essenziell ist.

Die Funktionen von Cardiolipin umfassen mehrere Bereiche:

Superkomplex-Stabilitaet: Cardiolipin-Molekuele befinden sich in den Kontaktflaechen zwischen den Atmungskettenkomplexen und halten sie als Superkomplexe zusammen. Kristallstrukturen zeigen Cardiolipin-Molekuele direkt in den Enzymkomplexen gebunden.

Atmungskettenaktivitaet: Die Komplexe I, III und IV benoetigen Cardiolipin fuer ihre volle katalytische Aktivitaet. Die ATP-Synthase benoetigt Cardiolipin fuer die Dimerisierung und die Cristae-Spitzenbildung.

Membranpotenzial: Die dichte Packung von Cardiolipin in der inneren Membran traegt zur geringen Protonenpermeabilitaet bei - essenziell fuer den Protonengradienten.

Mitochondriale Dynamik: Cardiolipin beeinflusst Fusions- und Teilungsprozesse der Mitochondrien und die Rekrutierung von Mitophagie-Faktoren.

Apoptose-Signaling: Externalisiertes Cardiolipin (von der inneren zur aeusseren Membran verlagert) dient als Erkennungssignal fuer geschaedigte Mitochondrien und als Plattform fuer die Cytochrom-c-Freisetzung.

Cardiolipin ist besonders anfaellig fuer oxidativen Schaden, da seine vier ungesaettigten Fettsaeureketten leichte Ziele fuer Lipidperoxidation sind. Oxidiertes Cardiolipin verliert seine Faehigkeit, Superkomplexe zu stabilisieren, und kann die Cytochrom-c-Freisetzung ausloesen.

Das Barth-Syndrom, eine seltene genetische Erkrankung, beruht auf einer Stoerung des Cardiolipin-Remodeling-Enzyms Tafazzin. Die resultierende abnormale Cardiolipin-Zusammensetzung fuehrt zu mitochondrialer Dysfunktion, Kardiomyopathie und Muskelschwaeche - und demonstriert die zentrale Bedeutung von Cardiolipin fuer die mitochondriale Funktion.

Der Cardiolipin-Gehalt und die Fettsaeurezusammensetzung veraendern sich mit dem Alter: Die Gesamtmenge sinkt und der Anteil an Linolsaeure nimmt ab, waehrend der Anteil an gesaettigten und oxidativ geschaedigten Fettsaeuren zunimmt. Diese Veraenderungen korrelieren mit der altersabhaengigen Abnahme der Atmungskettenkapazitaet.