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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 Autophagie. Autophagie 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 Krebs und Alzheimer

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 Alzheimer und Krebs – 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.

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