Funktion von Atg1/ULK1 in Autophagie

In meiner Arbeitsgruppe wollen wir das Wissen über die Funktion der Autophagie dem zellulären Abfallsystem vertiefen. Der Prozess der Autophagie ist von der Hefezelle bis zum Menschen hoch konserviert und spielt eine wichtige Rolle. Defekte in diesem Abbauprozess wurden mit etlichen menschlichen Krankheiten in Verbindung gebracht, unter anderen mit Neurodegeneration und Krebs. Während der Autophagie werden zytosolische Bestandteile und Organellen in einem Doppelmembranvesikel, dem Autophagosom, eingeschlossen und zur Vakuole (in Hefezellen) oder zu den Lysosomen (in komplexen Eukaryoten) transportiert. In Hefe findet die Bildung von Autophagosomen an der perivakuolären, sogenannten prä-autophagosomalen Struktur (PAS) statt und wird von dem Atg1-Kinasekomplex reguliert. Mehrere für die Autophagie essentielle Faktorenwurden beschrieben, ihr genauer Funktionsmechanismus blieb jedoch unaufgeklärt. Da Autophagosomen nicht konstitutiv, sondern nur nach bestimmten Stimuli gebildet werden, hilft die Untersuchung der Bildung dieser Organellen auch die Biogenese von Organellen im Generellen zu verstehen. Tiefere Einblicke in die Funktion und Regulation der Autophagie Schlüsselkinase Atg1/ULK1 und der Formation von Autophagosomen sind essentiell, um die Regulation der Autophagie im Allgemeinen zu verstehen. Unser Ziel ist es, die Mechanismen zu entschlüsseln, mit deren Atg1/ULK1 die Autophagie steuern. Wir verwenden eine Kombination aus biochemischen, genetischen und zellbiologischen Techniken an, darunter auch quantitative Massenspektrometrie- und Fluoreszenzmikroskopie- methoden. Des Weiteren haben wir ein synthetisches in vivo System wie auch ein in vitro Rekonstitutionssystem entwickelt, um die Mechanismen im Detail erforschen zu können. Die gewonnenen Erkenntnisse werden wir dann in vivo in der Hefe Saccharomyces cerevisiae und in Zelllinien aus Säugetieren weiter untersuchen. Unsere Experimente werden Einblicke in die Regulation der Autophagie sowie Antworten auf einige Schlüsselfragen der Organellenbiogenese im Generellen geben.