Wenn Zellen sich selbst aufessen (Teil II)

Derzeit werden drei Arten von Autophagie unterschieden, die alle mit der Aufspaltung von Zellbestandteilen im „Zellmagen”, den Lysosomen enden. Zum einen die Chaperon-vermittelte Autophagie, bei der ein Chaperonprotein spezifisch die abzubauenden Proteine einfängt und durch die Hülle der Lysosomen begleitet. Dieser Vorgang ist allerdings noch stark umstritten. Die beiden anderen Mechanismen funktionieren dagegen sowohl spezifisch, als auch unspezifisch und nehmen auch ganze Zellkompartimente auf. Bei der Mikroautophagie wird das zu zersetzende Zellgut direkt von den Lysosomen aufgenommen. Meist wird mit Autophagie jedoch die Makroautophagie bezeichnet, bei der vor die Verdauung in den Lysosomen noch eine weitere Zwischenstufe geschaltet ist.

Diese Zwischenstufe ist besonders interessant, denn dabei entsteht scheinbar aus dem Nichts eine Doppelmembran, wie sie viele Zellbestandteile umgibt. In Hefen ist eine Vorstufe dazu gefunden worden, in Säugetieren allerdings nicht. Bisher wird vermutet, dass diese Membran aus anderen Zellteilen stammt, etwa dem Endoplasmatischen Retikulum oder dem Golgi-Apparat. Da in der Zusammensetzung dieser Membran aber bestimmte Proteine fehlen, wäre es auch möglich, dass sie sich neu formiert. Die Ausgangsmembran, Autophagophor genannt, wird dann verlängert und dabei gebogen, so dass am Ende eine mehr oder weniger runde Kugel mit Doppelmembran entsteht, das Autophagosom. Darin enthalten sind sowohl kleine Einheiten wie falsch gefalteten Proteinen, als auch ganze Zellkompartimente (s. Teil I). Im Vergleich zur Bildung der Ausgangsmembran sind hier die an der Verlängerung beteiligten Proteine und ihr Zusammenspiel bereits gut erforscht.

Um den Inhalt des Autophagosoms abzubauen, wird dieses nun mit einem Lysosom fusioniert. In den Lysosomen ist es recht sauer (pH 4,5 – 5) und es sind viele verschiedene Hydrolasen vorhanden. Hydrolasen sind Enzyme, die unter Verwendung von Wasser chemische Verbindungen spalten. Mit der Verschmelzung von Lysosom und Autophagosom entsteht das Autolysosom. Darin werden nun die eingesammelten Zellteile von den Hydrolasen zersetzt, ebenso wie die innere Membran. Die nun entstehenden „Rohstoffe” werden wieder aus dem Autolysosom ausgeschieden und können von der Zelle erneut verwendet werden.

Neben den bereits erläuterten Spekulationen über den Beginn der Autophagie, ist auch noch unklar inwieweit Autophagie nun spezifisch oder unspezifisch abläuft. Obwohl der Prozess zunächst sehr zufällig aussah, gibt es Hinweise, dass Zellkompartimente und Proteinansammlungen gezielt ausgesucht werden. In Hefen ist dies etwa für den Abbau von Peroxisomen beschrieben (Makropexophagie). Hier gibt es also noch viel zu untersuchen.

Im nächsten Teil wird es um die Rolle von Autophagie bei verschiedenen Krankheiten gehen.


Flattr this