Foto: Heide Genau

Foto: Heide Genau

Im Januar 2016 startet der neue SFB zur selektiven Autophagie der Goethe-Universität und der Johannes Gutenberg-Universität, gemeinsam mit dem Frankfurter Georg Speyer Haus und dem Institut für Molekulare Biologie gGmbH in Mainz. Es ist deutschlandweit das erste großangelegte Verbundprojekt zu diesem Thema. Den Forschern aus Frankfurt und Mainz erlaubt es, sich in einem international sehr kompetitiven Feld zu positionieren. Erforderlich hierfür ist eine breite Aufstellung über viele Disziplinen.

So sind innerhalb des Netzwerkes Strukturbiologen ebenso vertreten wie Biochemiker, Zellbiologen und Mediziner aus der Klinik. Ziel des SFBs ist, die Autophagie auf molekularer und zellulärer Ebene besser zu verstehen, um sie künftig gezielt mit Wirkstoffen zu beeinflussen und damit die Therapie zahlreicher Erkrankungen zu verbessern. Die Autophagie oder „Selbstverdauung“ trägt zur regelmäßigen Zellerneuerung und zur Qualitätskontrolle bei.

Die Zelle zerlegt dabei fehlerhafte oder nicht mehr gebrauchte Proteine ebenso wie eingedrungene Viren und Bakterien in ihre Bestandteile. Die zurück gewonnenen Bausteine werden wieder verwertet, weshalb Autophagie auch stattfindet, damit Organismen in Zeiten mangelnder Energiezufuhr überleben können. Fehler in diesem System können die Entstehung von Krebs, Morbus Parkinson, Infektionskrankheiten und Entzündungsreaktionen befördern.

Foto: David McEwan

Foto: David McEwan

Frankfurt: Zentrum der Autophagie-Forschung „Erst in den vergangenen 10 Jahren wurde die enorme Bedeutung der Autophagie für die Gesundheit erkannt. Daraufhin sind die Forschungsaktivitäten zu diesem Thema weltweit rasant angestiegen“, erklärt Prof. Ivan Dikic, Sprecher des SFBs und Direktor des Instituts für Biochemie II an der Goethe-Universität. „Durch die Rekrutierung neuer Gruppenleiter ist es uns gelungen, Frankfurt zu einem Zentrum für Autophagie-Forschung auszubauen.“

Inzwischen wissen Forscher: Bei der Autophagie handelt es sich um einen hoch komplizierten, sehr exakt regulierten Prozess, der die konzertierte Aktion zahlreicher Mitspieler erfordert: Das abzubauende Substrat wird spezifisch erkannt und in Membranen zum sogenannten Autophagosom verpackt. Dieses fusioniert mit größeren Zellorganellen, den mit Verdaungsenzymen gefüllten Lysosomen. Darin wird die Ladung in die einzelnen Bausteine zerlegt.

„Es sind aber noch viele Fragen offen, zum Beispiel wie genau der Prozess reguliert und moduliert wird und wie er mit anderen zellulären Mechanismen in Verbindung steht“, erklärt der stellvertretende Sprecher des SFBs und Direktor des Instituts für Pathobiochemie der Universitätsmedizin Mainz, Prof. Christian Behl. Krebszellen nutzen Autophagie zum eigenen Vorteil Bekannt ist mittlerweile, dass die Rolle der Autophagie stark vom zellulären Kontext abhängt:

In gesunden Zellen verhindert sie die Entstehung von Krebszellen. Gleichzeitig nutzen Krebszellen jedoch die Autophagie zu ihren eigenen Gunsten aus, um Nährstoff-Engpässe, die durch schnelles Tumorwachstum entstehen, zu überstehen. Diesem komplexen Zusammenspiel sind die Wissenschaftler aus Frankfurt und Mainz auf der Spur.

Wenig erforscht ist auch die Wechselwirkung der Autophagie mit anderen Mechanismen wie dem zellulären Membrantransport (Endozytose), dem programmierten Zelltod (Apoptose) und dem Ubiquitin-System, das Proteine für den Abbau im Proteasom markiert. Von der Goethe-Universität sind Gruppen aus den Fachbereichen Biochemie, Chemie und Pharmazie (FB 14), Biowissenschaften (FB 15), Medizin (FB 16) und das Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften beteiligt.

SFB 1177: Molecular and functional characterization of selective autophagy

Sprecherhochschule: Goethe-Universität Frankfurt

Sprecher: Prof. Ivan Dikic, Institut für Biochemie II und Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften, Tel.: (069) 6301-5652, Ivan.Dikic@biochem2.de.

Partner: Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Georg-Speyer-Haus, Frankfurt, Institut für Molekulare Biologie gGmbH, Mainz. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 1177 von 1.1.2016-31.12.2019 mit 11 Millionen Euro.
Links: www.sfb1177.de