Regulation der Autophagie – Parallelen zwischen Leber und Hefe

T. Prick; M. Thumm; I. Flachs; D. Häussinger; S. vom Dahl

doi:10.1055/s-2005-920212

Zeitschrift für Gastroenterologie, Table of Contents

Regulation der Autophagie – Parallelen zwischen Leber und Hefe

T Prick ¹, M Thumm ², I Flachs ¹, D Häussinger ¹, S vom Dahl ¹

¹Klinik für Gastroenterologie, Hepatologie und Infektiologie, Düsseldorf
²Zentrum für Biochemie und Molekulare Zellbiologie, Göttingen

Abstract

Einleitung: Die autophagische Proteolyse, d.h. der Proteinabbau durch Autophagosomen, ist der wichtigste katabole Mechanismus in Leberzellen. Leberzellen registrieren Änderungen ihres Hydratationszustandes und regulieren via Integrinrezeptoren und der Signalproteine Src und p38^MAPKdirekt die Bildung der Autophagosomen. Hog1 ist das Hefeanalogon zur Säuger-p38^MAPK, das ebenso wie Pbs2 essentiell für das Überleben von Hefezellen bei osmotischem Stress ist. Fragestellung: Existieren in Hefe ähnliche Regulationsmechanismen der Autophagozytose wie in der Leber? Methoden: Die Autophagozytoseaktivität von Wildtyp- (WT-), Hog1- (hog1Δ-) und Pbs2-defizienten (pbs2Δ-) Hefezellen wurde fluoreszenzmikroskopisch, proteinchemisch sowie mit Tracermethoden untersucht. Ergebnisse: Fluoreszenzmikroskopisch zeigten hog1Δ- und pbs2Δ-Zellen eine sichtbare Verringerung der Autophagozytose bei osmotischem Stress im Vergleich zu normoosmotischen (150 mosmol/L) Kontrollbedingungen. In hog1Δ-Zellen betrug die GFP-Atg8 Degradationsrate unter normo-, hypo- und hyperosmotischen Inkubationsbedingungen 85±5% (n=31), 64±10% (n=13) und 40±10% (n=25). Ein ähnliches Verhalten wies die Pbs2-Hefemutante bei osmotischem Stress auf. Die Proteolyserate betrug in hog1Δ-Zellen unter normoosmotischen Kontrollbedingungen 1,3±0,2%/h. (n=8) und sank auf 0,5±0,2%/h (n=5) bzw. 0,2±0,2%/h (n=3) bei hypo- bzw. hyperosmotischer Inkubation. Diskussion: Die vorliegenden Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, dass es sich bei der Osmoregulation der Autophagozytose um ein evolutionär konserviertes Phänomen handelt, das sowohl in Hefezellen, wie auch in Leberzellen nachweisbar ist. Die Identifikation von Hog1 als Autophagozytose-relevantes Protein ist eine Parallele zur Leber. Neu ist, dass auch Pbs2, oberhalb von Hog1, hierbei eine Rolle spielt. Ein Pbs2-Analogon in der Leber ist bisher nicht bekannt. Die beschriebene Analogie zwischen Leber und Hefe könnte ein molekulares Werkzeug zur Aufklärung der pathophysiologischen Grundlagen kataboler Krankheitszustände bei höheren Organismen sein.

Keywords: Autophagozytose, Hefe, Leber, Osmoregulation, Osmosensing