Autophagiekomplex variiert je nach Nährstoffmangel in der Zellumgebung

Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer Wirkstoffe gegen Pilzinfektionen

Nahrungsmangel löst in Zellen ein Recycling aus, das als Autophagie bezeichnet wird. Autophagie spielt eine wichtige Rolle während des Alterns und steht in direktem Zusammenhang mit zahlreichen Krankheiten des Menschen. Wie Zellen die Autophagie unter verschiedenen Bedingungen angemessen regulieren, ist daher eine zentrale Frage der Zellbiologie. Molekularer Ausgangspunkt der Autophagie ist ein Initiationskomplex, der aus mehreren Proteinen besteht. Forschende des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns in Köln haben nun neue Mechanismen aufgedeckt, wie sich dieser Komplex zusammensetzt, damit die Autophagie angepasst werden kann, je nachdem, welche Stoffe in der Umgebung fehlen.

In ihrer Arbeit hat das Forscherteam untersucht, wie die Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) auf Phosphatmangel in ihrer Umgebung reagiert. Sie entdeckten, dass der Phosphatsensor Pho81 direkt an den Initiationskomplex bindet, um die Aktivität des Komplexes spezifisch an den Phosphatmangel anzupassen. Interessanterweise macht Pho81 damit auch zentrale Bestandteile des Komplexes (Atg13 und Atg17) zum Teil überflüssig.

„Bisher wurde immer angenommen, dass Atg13 und Atg17 essentiell für die Autophagie sind. Unsere Ergebnisse zeigen aber, dass sich der Initiationskomplex unterschiedlich zusammensetzt, je nachdem, welcher Mangel in der zellulären Umgebung vorliegt“, erklärt Angelina Groß, Erstautorin der Studie. Die Forschenden vermuten, dass Zellen auf diese Weise bestimmte Bestandteile gezielt abbauen, um sich an die verschiedenen Bedingungen in ihrer Umgebung anpassen zu können.

Pho81 als möglicher Schlüssel für die Entwicklung neuer Wirkstoffe gegen Pilzinfektionen

Das Ergebnis der Forschenden ist auch ein möglicher Ansatzpunkt für die Entwicklung von Wirkstoffen gegen Pilzinfektionen, bei denen der Phosphatsensor Pho81 eine wichtige Rolle spielt. Ist die Funktion von Pho81 gestört, können Hefepilze keine Lungen- oder Hirnhautentzündungen mehr auslösen. „Es wird spannend zu sehen, ob und wie sich unsere Grundlagenforschung in neue therapeutische Strategien übertragen lässt“, erklärt Martin Graef, der das Forschungsprojekt leitete.