Zellen, Müll entsorgen, Autophagie
Auch Zel­len müs­sen ihren Müll ent­sor­gen – doch wie genau funk­tio­niert die­se „zel­lu­lä­re Müll­ab­fuhr“?

Für unse­re Zel­len ist Sau­ber­keit abso­lut unver­zicht­bar. Der dafür ver­ant­wort­li­che Pro­zess heißt . ist spä­tes­tens seit Anfang Okto­ber in aller Mun­de, als der japa­ni­sche For­scher Yoshi­no­ri Ohs­u­mi für sei­ne For­schung in die­sem Feld den Nobel­preis für Medi­zin 2016 erhielt.

Ein Protein muss in Raum und Zeit aktiviert werden

Auto­pha­gie sorgt durch ein kom­ple­xes Zusam­men­spiel von Pro­te­inen für den Abbau defek­ter Zell­be­stand­tei­le und die Besei­ti­gung von Krank­heits­er­re­gern, wel­che die Zel­le befal­len haben. Zusätz­lich ermög­licht Auto­pha­gie der Zel­le, Nah­rungs­man­gel zu über­dau­ern. Ähn­lich wie in einer städ­ti­schen Recy­cling­sta­ti­on wer­den dabei zellei­ge­ne Bestand­tei­le abge­baut und ihre Bau­stei­ne wie­der­ver­wen­det. Abso­lut not­wen­dig ist aber, dass die Auto­pha­gie prä­zi­se regu­liert wird: „Für eine Zel­le kann eine feh­ler­haf­te Akti­vie­rung der Auto­pha­gie töd­li­che Fol­gen haben“, erklärt Raf­fae­la Tor­gg­ler, eine der AutorIn­nen der Stu­die.

Schon län­ger ken­nen For­sche­rIn­nen den zen­tra­len Regu­la­tor der Auto­pha­gie – das Pro­te­in Atg1. Details sei­ner Funk­ti­on wur­den bereits 2014 von der Grup­pe um Clau­di­ne Kraft erforscht. Bis­her war jedoch nicht bekannt, wie genau die Akti­vi­tät von Atg1 und der Pro­zess der Auto­pha­gie kon­trol­liert wer­den, um eine feh­ler­haf­te Akti­vie­rung zu unter­bin­den. Nun haben die For­sche­rIn­nen um Clau­di­ne Kraft an den MFPL der Uni­ver­si­tät Wien und der Medi­zi­ni­schen Uni­ver­si­tät Wien ent­deckt, dass die Akti­vie­rung von Atg1 in Raum und Zeit regu­liert wer­den muss.

Besseres Verständnis von und

Sowohl der Regu­la­tor Atg1 als auch der zu ent­sor­gen­de „Müll“ wer­den unab­hän­gig von­ein­an­der an jenen Ort in der Zel­le gebracht, an dem der Müll in einen zel­lu­lä­ren „Müll­sack“ ver­packt wird. Nur wenn an die­sem Stand­ort Atg1 und der Müll zeit­gleich anwe­send sind, wird Atg1 akti­viert und die Auto­pha­gie ein­ge­lei­tet. „Wir konn­ten nach­wei­sen, dass die Zel­le nur an die­sem Ort die Begeg­nung von Atg1 und dem Müll erlaubt. Das ermög­licht eine strin­gen­te Kon­trol­le der Auto­pha­gie in Raum und Zeit und ver­hin­dert so ihre feh­ler­haf­te Akti­vie­rung“, so Clau­di­ne Kraft.

Ein bes­se­res Ver­ständ­nis sol­cher grund­le­gen­den zel­lu­lä­ren Pro­zes­se erlaubt letzt­lich auch, damit ver­bun­de­ne Krank­hei­ten – wie im Fal­le der Auto­pha­gie und – bes­ser zu ver­ste­hen. Auf lan­ge Sicht wird man die­se so bes­ser behan­deln. „Durch unse­re Arbeit haben wir wich­ti­ge Erkennt­nis­se über die mole­ku­la­ren Mecha­nis­men der Regu­lie­rung von Auto­pha­gie erhal­ten. Nur durch ein detail­lier­tes Ver­ständ­nis sol­cher mole­ku­la­ren Abläu­fe wer­den wir in der Lage sein, maß­ge­schnei­der­te Medi­ka­men­te zu ent­wi­ckeln, die bei sol­chen Krank­hei­ten gezielt Auto­pha­gie modu­lie­ren“, so Clau­di­ne Kraft abschlie­ßend.