Molekulare Bremse reguliert Autophagen

Stress wirkt sich auf den Körper aus; seine Zellen sind dagegen keineswegs immun. In solchen Zeiten verdauen Zellen ihre eigenen Bestandteile und recyceln sie für ihren Stoffwechsel. Experten bezeichnen diesen Prozess als Autophagie, was "sich selbst fressend" bedeutet. Es ist...

Stress wirkt sich auf den Körper aus; seine Zellen sind dagegen keineswegs immun. In solchen Zeiten verdauen Zellen ihre eigenen Bestandteile und recyceln sie für ihren Stoffwechsel. Experten bezeichnen diesen Prozess als Autophagie, was "sich selbst fressend" bedeutet. Es ist die Aufspaltung der zellulären Bestandteile, die das Überleben der Zelle in Hungerzeiten garantiert, da die zellulären Energieniveaus erhalten bleiben. Regulierte Autophagie gewährleistet die Synthese und das Recycling von Zellbestandteilen. Wissenschaftler in Deutschland haben jetzt herausgefunden, dass die Autophagie durch eine "molekulare Bremse" reguliert wird, damit kein Kontrollverlust auftritt. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Cell Death & Differentiation vorgestellt.

Zellprozesse laufen nur dann ab, wenn sie auch benötigt werden. Besteht kein Bedarf mehr, werden sie wieder abgeschaltet. "In der Zelle gibt es ein Netzwerk von Molekülen", sagt Professor Ingo Schmitz vom Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Deutschland. "Zwischen diesen werden ständig Informationen weitergegeben. Es gleicht dem U-Bahn-Netz einer großen Stadt."

Die Forscher untersuchten die verschiedenen Zwischenstationen der einzelnen Linien, was keine einfache Aufgabe ist. Die auf dieser Reise gewonnenen Informationen werden den Wissenschaftlern helfen, die in Signalweiterleitungsprozessen wichtigen Moleküle zu entschlüsseln. Sie seien auch das Werkzeug, mit dem Krankheiten besser verstanden werden können, bei denen diese Informationswege gestört sind, so das Team.

In dieser Studie untersuchten die Forscher, wie größere Zellbestandteile, die zerlegt und wiederverwertet werden sollen, von einem kleinen Bläschen, das unter Fachleuten als Autophagosom bezeichnet wird, umhüllt werden. Das Autophagosom verschmilzt mit einem weiteren kleinen Bläschen, das die Verdauung des Inhalts des Autophagosomen einleitet. "Die Autophagie ist ein Überlebensmechanismus, damit die Zelle bei Hungerzuständen die nötigen Nährstoffe bekommt", erläutert Professor Schmitz.

Das Team färbte bestimmte Moleküle und die Autophagosomen innerhalb der Zellen an, um mikroskopisch zu beobachten, welche Moleküle die Bildung der Verdauungsbläschen regulieren. Um die Selbstverdauung in Gang zu bringen, ließ man die Zellen hungern oder simulierte eine Infektion. Dabei entdeckten die Forscher, dass die Zelle gleichzeitig auch Autophagie-hemmende Moleküle anschaltete, die "wie eine Art Notbremse auf die Autophagie wirken, damit diese nicht außer Kontrolle gerät", wie es das Team beschreibt.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass das Protein p38 den Prozess beeinflusst. Normalerweise befindet sich p38 im Zellkern, wo es in stressigen Zeiten angeschaltet wird. Das Team entdeckte es jedoch auf der Oberfläche der Autophagosomen.

Auf der Oberfläche erfüllt p38 eine andere Aufgabe: Es verändert das Molekül Atg5, so dass dieses auf wirkungsvolle Weise den letzten Schritt der Autophagie blockiert. Das kleine Bläschen wird gebildet, die Autophagie gehemmt und es wird wiedererum die molekulare Notbremse gezogen. Versagt diese Bremse, können Krankheiten ausgelöst werden. Hier zeigt sich nach Aussage von Koautor Ralf Höcker, "wie wichtig die gezielte Steuerung der Autophagie ist."

Beiträge zu dieser Studie leisteten Forscherinnen und Forscher der Universität Magdeburg, der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und der Universität Tübingen, alle in Deutschland, sowie von der Temple University School of Medicine in den USA.Weitere Informationen finden Sie am: Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung HZI): http://www.helmholtz-hzi.de Cell Death & Differentiation: http://www.nature.com/cdd/index.html

Länder

Deutschland, Vereinigte Staaten