01.04.2020 - Universität zu Köln

Neue Rolle des Mechanismus für zelluläre Abfallentsorgung entdeckt

Proteine, die normalerweise die Autophagie steuern, regulieren auch die Geschwindigkeit des Transports innerhalb der Zellen

Ein Forschungsteam aus dem Labor von Dr. Natalia Kononenko am Exzellenzcluster CECAD für Alternsforschung der Universität zu Köln hat herausgefunden, dass die Autophagie – der Prozess des zellulären Selbstrecyclings oder der Abfallentsorgung – für das Überleben der Nervenzellen in Mäusen entbehrlich ist. Die neuen Erkenntnisse legen nahe, dass die Autophagie tatsächlich eine andere wichtige Funktion erfüllt: Die Proteine, die klassischerweise mit der Abfallbeseitigung in den Zellen assoziiert werden, regulieren die Geschwindigkeit des Stoffaustauschs innerhalb der Zellen. Dieser Transport fließt durch mikroskopisch kleine Hohlröhrchen, sogenannte Mikrotubuli.

Die Autophagie reinigt die Zellen, indem sie geschädigte Proteine und Organellen, also Zellbereiche mit einer bestimmten Funktion, abbaut und entfernt. Es ist kaum verwunderlich, dass dieser Prozess für langlebige Zellen wie Neuronen besonders wichtig ist, da Neuronen ihre Zellen nicht mehr teilen können (sie sind „post-mitotisch“). Das macht sie besonders anfällig für die Anhäufung defekter Proteine und geschädigter Organellen. In der neuen Studie zeigte das Team um Kononenko, dass die Neuronen im Gehirn der Maus keine Autophagie benötigen, um zu überleben. Stattdessen verwenden diese spezialisierten Zellen Autophagie-Proteine, um den Transport von Molekülen durch die Mikrotubuli zu regulieren, die für das Lernen und Gedächtnis entscheidend sind.

Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre bestätigen, dass die Autophagie für die Regenerierung des Gehirns entscheidend ist. Viele Studien haben eine fehlerhafte Autophagie als eine Ursache neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und Huntington identifiziert. In diesem Zusammenhang deutet die nun entdeckte, neue Funktion der Autophagie darauf hin, dass ein therapeutischer Eingriff in die Autophagie-Aktivität bei Patienten nicht nur die Abfallentsorgung im Gehirn fördern kann. Vielmehr könnte er auch die kognitiven Fähigkeiten durch Veränderung der Effizienz des intrazellulären Transportsystems verändern.

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