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Authors: Feldmann, Anne
Title: Die Warburg-Mikro-Syndrom-assoziierten Proteine RAB3GAP1/2, RAB18 und TBC1D20 modulieren die Autophagie
Online publication date: 20-Sep-2017
Language: german
Abstract: Die Makroautophagie ist ein konservierter, hoch-dynamischer Prozess, durch den Proteine und Organellen in Autophagosomen, eine vesikuläre Doppelmembran, eingeschlossen und kontrolliert zum Lysosom transportiert und dort abgebaut werden. Ein wichtiger Bestandteil der Autophagie ist die Dynamik von Membranen und Lipiden, welche für den Aufbau der Autophagosomen benötigt werden. Aufgrund dessen ist der Abbauweg der Autophagie stark mit dem intrazellulären Vesikeltransports verbunden. Mitverantwortlich für einen reibungslosen Ablauf des zellulären Vesikeltransport sind Proteine der RAB GTPasen und deren Regulatoren, die RAB GAPs und RAB GEFs. Bisher wurden schon viele RAB Proteine und auch GAPs und GEFs mit dem autophagosomalen Abbau assoziiert und gezeigt, dass diese Proteine die Autophagie sowohl indirekt als auch direkt beeinflussen können. In dieser Arbeit wurde erstmalig gezeigt, dass die RAB3GAPs, RAB18 und TBC1D20, positive Modulatoren der Autophagie sind und damit auch die zelluläre Proteostase beeinflussen. So führt ein knockdown der Proteine zu einer verringerten Autophagie in der Zelle wohingegen die Überexpression der Proteine zu einer Erhöhung der autophagosomalen Aktivität führt. Die Funktion der Proteine für die autophagosomale Biogenese und die Assoziation der Proteine mit Lipidtröpfchen in der Zelle, könnte darauf hindeuten, dass sie den Lipidtransfer und die Fettsäure Bereitstellung über das ER für die Membranbiogenese regulieren. Somit führt eine Störung der Proteinfunktion zu einer veränderten Biogenese von Membranen. Das Warburg Mikro Syndrom (WARBM) ist eine autosomal rezessiv vererbbare Erkrankung die durch schwerwiegende Augenfehlbildung, mentale Störungen und Gehirnfehlbildungen charakterisiert ist. Mutationen in wichtigen Proteinen des Vesikeltransportes, RAB3GAP1, RAB3GAP2, RAB18 und TBC1D20 führen zu einem Funktionsverlust dieser Proteine und lösen das Syndrom aus. Ein zellulärer Mechanismus, welcher diesen schwerwiegenden Phänotyp erklären würde, wurde bisher noch nicht gefunden. Eine Störung des autophagosomalen Abbaus könnte ein möglicher Aspekt dieser Erkrankung sein. Durch die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse wurden die WARBM-assoziierten Proteine erstmals funktionell mit dem Prozess der Autophagie in Verbindung gebracht. Die Funktion der Proteine als positive Modulatoren der Autophagie und ihre Funktion für den zellulären Lipidmetabolismus, deuten darauf hin, dass ihre Rolle für die Bereitstellung von Lipiden für die Membranbiogenese auch den autophagischen Prozess moduliert.
Macroautophagy is a highly conserved cellular degradation process in which cytoplasmic proteins and organelles are sequestered in autophagic vesicles, so-called autophagosomes, and are delivered to lysosomes. This process is of fundamental importance for cellular protein homeostasis (proteostasis) and its deterioration is linked to multiple diseases and aging. The dynamics and efficiency of autophagy is dependent on the adequate supply of lipids and membranes for autophagosome formation and is associated with the intracellular vesicle transport system. RAB GTPases, RAB GAPs, and RAB GEFs are important regulators for the intracellular vesicle transport and numerous vesicular transport proteins have been associated with the process of autophagy. Here, we show that RAB3GAP1/2, RAB18, and TBC1D20 are positive modulators of autophagy. In primary human fibroblasts the knockdown of the proteins results in a decreased autophagic activity, while its overexpression enhances the degradative pathway. Moreover, the knockdown of the proteins deteriorates proteostasis. The function of the proteins for autophagosomal biogenesis and the association of the proteins with the cellular lipid metabolism might suggest that the proteins regulate the lipid transfer and the fatty acid supply via the ER for membrane biogenesis. Thus, a disturbance of the protein function leads to an altered membrane biogenesis. Importantly, loss-of-function mutations in genes coding for RAB3GAP1, RAB3GAP2, RAB18, and TBC1D20 are causative for the Warburg Micro syndrome (WARBM), an autosomal recessive disorder that is characterized by severe developmental disturbances as well as eye and brain abnormalities. Mutations in any of the disease-related genes results in indistinguishable clinical phenotypes. A cellular mechanism which would explain the WARBM-phenotype has not yet been found, but a disruption of the autophagosomal degradation could be a possible aspect of this syndrome. Thus, it can be postulated that the WARBM proteins, which are functionally associated with the cellular lipid metabolism and autophagosomale biogenesis, representing a novel link in the highly complex lipid acquisition machinery of autophagosome formation.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 04 Medizin
Place: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-1715
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: in Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: III, 119 Seiten
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