Zusammenspiel von Cargo Rezeptoren in der Aggrephagie

Autophagie (aus dem Griechischen für Selbstverzehr) ist ein Prozess, bei dem Zellen geschädigtes und schädliches Material, das sich in ihnen ansammelt, einschließen und schließlich abbauen. Die Einschließung erfolgt durch die Bildung einer Membranstruktur um die für den Abbau bestimmten Substanzen. Wenn die Membran das schädliche Material vollständig umhüllt hat, schließt sie sich, um einen Autophagosom zu bilden. Das Autophagosom verschmilzt anschließend mit den Recyclingstationen der Zelle, den Lysosomen, in denen das Material abgebaut und die einzelnen Bausteine recycelt und wiederverwendet werden. Der gesamte Prozess ist analog zu einem Müllbeutel (der Membran), der sich um den Müll wickelt, nur dass in unseren Zellen der Beutel lokal am abzubauenden Material neu hergestellt wird. Der Autophagieprozess ist wichtig für unsere Gesundheit, und Defekte in der Autophagie wurden mit schweren Krankheiten wie Neurodegeneration und Krebs in Verbindung gebracht. In diesem Projekt werden wir uns auf den Abbau von Proteinaggregaten durch die Autophagiemaschinerie konzentrieren. Dies ist eine wichtige Frage, da sich Proteinaggregate in Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson ansammeln. Um diesen Prozess besser zu verstehen, werden wir biochemische Rekonstitutionsexperimenteeinschließlich physiologischrelevanter Substrate sowie zellbiologische Experimente durchführen, um zu untersuchen, wie die Auswahl der Ladung und die Biogenese des Autophagosoms gekoppelt sind. Darüber hinaus werden wir analysieren, an welchem Punkt die Maschinerie bei der Verarbeitung pathologischer Substrate ins Stocken gerät. Besondere Aufmerksamkeit wird der Interaktion der Rezeptoren NBR1 und TAX1BP1 gewidmet, die die aggregierten Proteine erkennen, der Rekrutierung und Aktivierung der Autophagiemaschinerie zum abzubauenden Material durch die Rezeptoren sowie der Interaktion der selektiven Autophagiemaschinerie mit monomeren und fibrillären Proteinen aus dem Gehirn. Wir werden biochemische Rekonstitutionsexperimente mit gereinigten Proteinen und Vesikeln aus Zellen sowie Proteinfibrillen aus dem Gehirn durchführen. Darüber hinaus werden wir zellbiologische Ansätze verfolgen, um die Relevanz unserer in-vitro Experimente in Zellen zu testen, und strukturelle Ansätze nutzen, um detaillierte mechanistische Einblicke in die Interaktion der untersuchten Faktoren zu erhalten. Wir erwarten einzigartige mechanistische Einblicke in das Zusammenspiel von Ladungsrezeptoren beim Abbau von ubiquitinierten und/oder fehlgefalteten Proteinen durch Aggrephagie zu gewinnen. Wir werden auch erstmals die Interaktion dieser Maschinerie mit physiologischen Proteinaggregaten aus dem Gehirn untersuchen. Darüber hinaus werden die Einbeziehung anderer Faktoren des Proteostasis-Netzwerks wie Chaperone und der Ubiquitinierungsmaschinerie wichtige Einblicke in die Integration der selektiven Autophagie in dieses Netzwerk bieten.