Der Einfluss von Sphingomyelin auf die Autophagie in Abhängigkeit von ATG9A und RNA als Autophagiesubstrat
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Die Makroautophagie/Autophagie stellt einen der wichtigsten, adaptierbaren Degradati-onswege zur Aufrechterhaltung der Zellhomöostase dar. Abzubauendes Material wird in ein doppelmembranöses Vesikel, das Autophagosom, eingeschlossen, welches mit den Lyso-somen fusioniert, damit das im Autophagosom verpackte Substrat abgebaut und die Nähr-stoffe recycelt werden. Autophagosomen werden de novo über eine Vorläuferstruktur, die Phagophore, gebildet. Während des Wachstums wird abzubauendes Substrat, wie bei-spielsweise verschiedene RNA-Typen, in die Phagophore eingeschlossen. Dabei ist die Bil-dung der Autophagosomen stark abhängig von der Lipidverfügbarkeit. Hauptversorger der Phagophore mit Lipiden ist das ER, von dem die Lipidtransferasen ATG2A und ATG2B Lip-ide direkt vom ER an die Phagophore transferieren. Lipidtröpfchen liefern Fettsäuren ins ER für die Synthese verschiedener Membranlipide und sind somit ein indirekter Lipidlieferant. Die Mobilisation der Fettsäuren ist abhängig von RAB18, welches in seiner aktiven Form die Fusion von Lipidtröpfchen und ER unterstützt. Auch andere Zellkompartimente versorgen die Phagophore mit Lipiden. Dazu zählen unter anderem das endosomale System, der Golgi-Apparat und vor allem ATG9A-positive Vesikel. Die ATG9A-positiven Vesikel nehmen dabei eine besondere Funktion ein, da sie nicht nur Lipide und Proteine liefern, sondern selbst als Keim der Phagophore dienen. Außerdem weist ATG9A eine Skramblase-Aktivität auf, die die gleichmäßige Verteilung der Lipide über die Lipiddoppelschicht gewährleistet.
Im Zuge dieser Arbeit wurde gezeigt, dass das Membranlipid Sphingomyelin, welches als Bestandteil der autophagosomalen Membran identifiziert wurde, die Autophagie positiv mo-dulierte. Sowohl unter basalen als auch Autophagie-induzierenden Bedingungen steigerte Sphingomyelin die autophagische Aktivität weiter. Diese Modulation war abhängig vom ATG9A-positiven Vesikeltransfer. Der transiente Verlust von ATG9A sowie die Inhibierung des ATG9A-positiven Vesikeltransfer verhinderte eine Modulation der autophagischen Akti-vität durch Sphingomyelin. Ferner modulierte Sphingomyelin die autophagische Aktivität po-sitiv in Knock-Out-Modellen von ATG2A/B und RAB18, in denen die Lipidhomöostase der Zellen stark beeinträchtigt war und die beide durch eine negative autophagische Aktivität charakterisiert waren.
Zusätzlich wurde das Isolationsprotokoll für Autophagosomen optimiert und anschließend erstmals RNA aus Autophagosomen isoliert. Es konnte ribosomale RNA sowie die SRP-assoziierte RNA in Autophagosomen nachgewiesen werden, allerdings keine mRNA-Mole-küle und keine nukleäre RNA.
Zusammenfassend wurde die Bedeutung von Sphingomyelin für die Synthese und Funk-tion der Autophagosomenmembran verdeutlicht und zudem mit der RNA eine weitere Cargo-Komponente aus Autophagosomen isoliert.