Mechanismus der Phagophore Nukleation und Expansion

Autophagie (griechisch für selbstfressen) ist ein Prozess der Zellen ermöglicht, defektes und schädliches Material, welches sich in ihnen ansammelt, einzukapseln und schließlich abzubauen. Das Einkapseln geschieht durch die Bildung einer Membranstruktur um das abzubauende Material. Wenn die Membran diese Substanzen vollständig umhüllt hat , schließt sie sich um ein Autophagosom zu bilden, welches anschließend mit den zellulären Recyclinganlagen, den Lysosomen, verschmilzt. Anschließend wird das eingeschlossene Material zerlegt und die einzelnen Bestandteile werden von der Zelle wiederverwendet. Der gesamte Prozess ist vergleichbar mit einem Müllsack (die Membran), der sich um unseren Müll wickelt, nur dass sich in unseren Zellen der Müllsack von neuem um das abzubauende Material bildet. Der Prozess der Autophagie ist für unsere Gesundheit wichtig und Defekte in diesem Prozess sind mit schweren Erkrankungen wie zum Beispiel Neurodegeneration und Krebs in Verbindung gebracht worden. Eine herausragende Frage im Feld ist, wie Autophagosomen gebildet werden und insbesondere, wie die Membran um das abzubauende Material wächst. Die Bildung von Autophagosomen wird von einer Vielzahl von Proteinen und Proteinkomplexen mit unterschiedlichen biochemischen Aktivitäten vermittelt. Unter diesen vielzähligen Faktoren befinden sich Vesikel mit dem Transmembranprotein Atg9, das Atg11 Gerüstprotein sowie das Lipidtransferprotein Atg2, welches in der Lage ist Lipide zwischen zwei separaten Membranen zu transportieren. Wir werden untersuchen wie das Atg11 Protein dabei hilft Atg9 Vesikel an das abzubauende Material zu rekrutieren. Wir werden des Weiteren untersuchen wie das Atg2 Protein an die Atg9 Vesikel rekrutiert wird und wie dieser Schritt durch die Atg1 Kinase reguliert werden kann. Darüber hinaus planen wir das Lipidtransport vermittelte Wachstum von Atg9 Vesikeln um das abzubauende Material zu rekonstruieren. Zu diesem Zweck werden wir mit Hilfe einer Kombination von strukturbiologischen, biochemischen und zellbiologischen Studien in der Hefe das Zusammenspiel dieser Proteinkomplexe untersuchen, umherauszufinden, wiediesedie Bildu ng von Autophagosomen vermitteln. Unsere Untersuchungen werden fundamentale Einblicke in diesen unverstandenen Prozess gewähren.