Bei der Autophagozytose werden molekulare Müllbeutel gebildet, die geschädigtes Material aus der Zelle entfernen. Dieser Mechanismus hilft Krebszellen, eine Chemotherapie zu überleben. Könnte ein Hemmstoff für die Autophagozytose in der Krebszelle Therapiechancen verbessern?
Durch die Autophagozytose wird ungewünschtes oder geschädigtes Material aus dem Zellplasma an das Lysosom geliefert. Dafür werden besondere Autophagosomen hergestellt, die den Abfall erkennen, einschließen und an die Recyclinganlage weiterleiten. Für die Herstellung dieser speziellen „Müllbeutel“ sind zwei Eiweißkomponenten notwendig. Eines ist Atg9, ein Membraneiweiß, das in kleinen Vesikeln eingelagert ist, die das Ausgangsmaterial für den Autophagosom bilden. Die zweite Komponente ist der Atg1-Kinasekomplex, ein großer Eiweißkomplex, der aus fünf Untereinheiten besteht. Nun konnte geklärt werden, wie die beide Komponenten an der Herstellung des Autophagosoms beteiligt sind.
Wissenschaftler vom Max-Plack-Institut für Biochemie haben das Ausgangsmaterial für die Müllbeutel, die künstliche Atg9-Vesikel im Reagenzglas hergestellt. „Durch die Zugabe vom Atg1-Kinasekomplexes konnten wir zeigen, dass ein Atg1-Kinasekomplex zwei Atg9-Moleküle bindet und somit wie eine Art Klammer funktioniert und zwei Atg9-Vesikel miteinander verknüpft“ erklärt Yijian Rao, Erstautor der Studie. Wenn kein Müll vorhanden ist, können zwei Untereinheiten des Atg1-Kinasekomplexes die Atg9-Bindungsstelle blockieren und so das Verknüpfen der Vesikel verhindern. Dann können keine Autophagosom-Müllbeutel entstehen. „Das heißt, das Verknüpfen der Membranen und die Herstellung des Müllbeutels wird durch die verschiedenen Untereinheiten der Atg1-Kinase kontrolliert“, erklärt Rao weiter. Zwei Atg9-Fettbläschen (orange), werden durch den Atg1-Kinasekomplex (blau) verbunden. Diese Fettbläschen sind das Ausgangsmaterial für zelluläre Müllbeutel. © Wolltert, MPI für Biochemie
Entscheidend für eine spätere medizinische Anwendung der Forschungsergebnisse ist ein kleines Peptid mit therapeutischem Potential. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass ein bestimmtes Peptid den Atg1-Kinasekompex in Hefezellen hemmt. Da Atg1 und Atg9 sowohl in Hefezellen als auch in menschlichen Zellen vorkommt, gehen die Wissenschaftler davon aus, dass ein ähnlicher Wirkstoff die Autophagozytose in menschlichen Zellen hemmen kann. Krebszellen nutzen die Autophagozytose, um eine Chemotherapiebehandlung zu überleben. Heutige Krebsmedikamente verursachen die Schädigung der Krebszellen, damit sie sterben. Leider werden bei dieser Behandlung nicht nur Krebszellen, sondern auch gesunde Zellen von den Medikamenten geschädigt. Eine Möglichkeit, die Krebszellen empfindlicher zu machen, ist die Hemmung ihrer Autophagozytose. „Der Hemmstoff des Autophagozytose-Klebstoffes verhindert die Herstellung der Müllbeutel und stoppt die Autophagozytose sehr spezifisch. Dieses Peptid könnte die Grundlage für die Entwicklung eines Antikrebsmedikamentes sein oder die Effektivität eines heutigen Chemotherapie-medikamentes verbessern“, fasst Rao zusammen. Originalpublikation: The Atg1-kinase complex tethers Atg9-vesicles to initiate autophagy. Yijian Rao et al.; Nature Microbiology, doi: 10.1038/ncomms10338; 2016
