Autophagie ist die Müllabfuhr der Zelle. Bei der Autophagie wird abzubauendes zelluläres Material in ein spezialisiertes Organell, das sogenannte Autophagosom, aufgenommen, zu den Lysosomen transportiert und verschmilzt dort mit diesem. ⁽¹⁾ Das Material wird dann durch die Enzyme der Lysosomen abgebaut. Es wird zwischen selektiver und nicht-selektiver Autophagie unterschieden. 

Bei der selektiven Autophagie werden bestimmte Zellbestandteile, wie fehlgefaltete Proteine oder beschädigte Organellen, gezielt von der Zelle abgebaut und recycelt. ⁽²⁾ Dabei werden spezifische Zielmoleküle durch Rezeptoren erkannt und zum Abbauprozess weitergeleitet. Die nicht-selektive Autophagie ist eher eine zufällige Aufnahme von Zellmaterial. Die Mechanismen, durch die Rezeptoren die selektive Autophagie auslösen, sind noch weitgehend unverstanden. Hier hat das Wissenschaftsteam um Prof. Sascha Martens, Professor für “Membran-Biochemie” und Postdoktorand Dr. Elias Adriaenssens von den Max Perutz Labs der Universität Wien zur Aufklärung beigetragen.

Insbesondere eine Fehlregulation beim gezielten Abbau von Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle, steht im Zusammenhang mit der Parkinson-Krankheit. Diesen Prozess der Mitophagie besser zu verstehen, ist also bedeutsam für die Bekämpfung von Parkinson. 

Unter Verwendung von Zellkulturen hat das Wissenschaftsteam verschiedene Signalwege beschrieben, die von unterschiedlichen Transmembranrezeptoren genutzt werden, um selektive Autophagie zu initiieren. Dazu gehören verschiedene transmembrane Cargo-Rezeptoren, darunter FUNDC1, BCL2L13, CCPG1 und FAM134C, die durch Interaktion mit dem Protein FIP200 den Autophagieapparat rekrutieren. 

Beim gezielten Abbau von Mitochondrien dagegen binden zwei Mitophagie-Rezeptoren mit der Bezeichnung NIX und BNIP2 nicht an das Protein FIP200, sondern an sogenannte WIPI-Proteine. Diese Proteine binden Phosphoinositide und rekrutieren Autophagie-Proteine. ⁽³⁾ Sie bilden mit am Adapterprotein ATG13 einen Autophagiekomplex und lösen den Mitophagieprozess aus.

Die Befunde zeigen eine bemerkenswerte Flexibilität bei der Bildung und Aktivierung des Autophagie-Maschinerie, was wichtige Hinweise für therapeutische Interventionen bietet.

Originalpaper:
Adriaenssens, E., Schaar, S., Cook, A.S.I. et al. Reconstitution of BNIP3/NIX-mitophagy initiation reveals hierarchical flexibility of the autophagy machinery. Nat Cell Biol (2025). https://doi.org/10.1038/s41556-025-01712-y

Weitere Informationen:
https://www.maxperutzlabs.ac.at/research/research-groups/martens
https://www.bionity.com/de/news/

Zusätzliche Informationen:
⁽¹⁾ Maertin, S. (2019). Die Rolle der Autophagie und des mitochondrialen Stoffwechsels im Zellkulturmodell des Pankreasadenokarzinoms in Anpassung an Stressbedingungen. Dissertation an er Universität Greifswald.
⁽²⁾ https://flexikon.doccheck.com/
⁽³⁾ Almannai M, Marafi D, El-Hattab AW. WIPI Proteine: Biologische Funktionen und verwandte Syndrome. Front Mol Neurosci. 2022 Sep 9;15:1011918. Doi: 10.3389/fnmol.2022.1011918. PMID: 36157071; PMCID: PMC9500159.