Deutsche Forschungsgemeinschaft bewilligt neuen Sonderforschungsbereich zur selektiven Autophagie

Kooperationsprojekt der Universitäten Frankfurt und Mainz wird mit rund 11 Millionen Euro gefördert

20.11.2015

Mit insgesamt rund 11 Millionen Euro fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) in den kommenden vier Jahren einen neuen Sonderforschungsbereich (SFB) zur Autophagie, an dem Wissenschaftler der Universitätsmedizin Mainz und des Instituts für Molekulare Biologie (IMB) beteiligt sind. Die Autophagie ist ein wichtiger Abbauprozess in der Zelle, der zum Energiegewinn, zur Reaktion auf zellulären Stress und zur Immunantwort beiträgt. Ziel ist das bessere Verständnis der Autophagie auf der molekularen und zellulären Ebene. Die Forscher hoffen, diese Prozesse künftig mit Wirkstoffen beeinflussen zu können, um verschiedene Krebsarten, neurodegenerative Erkrankungen, Infektionskrankheiten und Entzündungsreaktionen effizienter behandeln zu können. Die Federführung des SFB liegt bei der Goethe-Universität Frankfurt am Main.

"Dieser neue Sonderforschungsbereich, an dem die Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) beteiligt ist, lässt das große Forschungspotenzial der Universitäten im Rhein-Main-Gebiet erkennen. Er unterstreicht, dass es richtungweisend ist, wenn sich exzellente Wissenschaftler aus der Region zusammenschließen und gemeinsame Forschungsinitiativen erarbeiten", so der Wissenschaftliche Vorstand der Universitätsmedizin Mainz, Prof. Dr. Ulrich Förstermann.

Die Autophagie findet sich in einfachen Organismen wie der Hefezelle bis hin zu komplexen Lebewesen wie dem Menschen. Über diesen Prozess werden beispielsweise verklumpte Proteine entfernt, die zu schweren Schäden in Zellen und zum Zelluntergang führen können. Das ist bei mehreren neurodegenerativen Erkrankungen zu beobachten. Sogar ganze Zellorganellen können, wenn sie nicht mehr funktionieren, mithilfe der Autophagie abgebaut werden. Ebenso werden auf diesem Weg in die Zelle eingedrungene Viren oder Bakterien unschädlich gemacht. Die dabei zurückgewonnenen Bausteine kann die Zelle als Rohstoffe wieder verwerten, weshalb die Autophagie auch eine Strategie ist, in Zeiten mangelnder Energiezufuhr zu überleben. Die Autophagie ist ein hoch komplizierter, exakt regulierter Prozess, der die konzertierte Aktion zahlreicher Mitspieler erfordert. Das abzubauende Substrat wird zunächst spezifisch erkannt und von einer Membran umschlossen, die zum sogenannten Autophagosom reift. Dieses fusioniert mit größeren Zellorganellen, den mit Verdaungsenzymen gefüllten Lysosomen, die dann die Ladung in die einzelnen Bausteine zerlegen.

"Lange hielt man die Autophagie für einen unspezifischen Prozess. Seit klar ist, dass die Zelle sie gezielt einsetzt und ihre Störung mit einer ganzen Reihe von Krankheiten in Zusammenhang steht, hat auch die Autophagie-Forschung einen deutlichen Impuls erfahren", erklärt der stellvertretende SFB-Sprecher und Direktor des Instituts für Pathobiochemie der Universitätsmedizin Mainz, Prof. Dr. Christian Behl. "Es sind aber noch viele Fragen offen, etwa wie genau der Prozess reguliert und moduliert wird und wie er mit anderen zellulären Mechanismen in Verbindung steht."

Bekannt ist mittlerweile, dass die Rolle der Autophagie stark vom zellulären Kontext abhängt. Durch die Kontrolle verschiedener zellulärer Komponenten verhindert sie die Entstehung von Krebszellen. Andererseits nutzen Krebszellen jedoch die Autophagie zu ihren Gunsten, um Nährstoff-Engpässe, die durch schnelles Tumorwachstum entstehen, zu überstehen. Wenig erforscht ist auch das Zusammenspiel der Autophagie mit anderen Mechanismen wie der Aufnahme von Stoffen über das Einstülpen der Zellmembran (Endozytose), dem programmierten Zelltod (Apoptose) und dem Ubiquitin-System, das Proteine für den Abbau im Proteasom markiert.

Im neuen Sonderforschungsbereich wollen die Forscher die Autophagie auf der Ebene von Molekülen, Zellen und Modell-Organismen studieren. Er ist das erste großangelegte Verbundprojekt zu dieser Thematik innerhalb Deutschlands und ermöglicht es den Frankfurter und Mainzer Forschern, sich in einem international kompetitiven Feld zu positionieren. Erforderlich hierfür ist eine breite Aufstellung über viele Disziplinen und so sind innerhalb des Netzwerks Strukturbiologen ebenso vertreten wie Biochemiker, Zellbiologen und Mediziner. Die gewonnenen Erkenntnisse zu den molekularen Mechanismen sollen direkt in Modellsystemen für menschliche Erkrankungen verwertet werden.

Aus Mainz zählt neben dem Institut für Pathobiochemie der Universitätsmedizin Mainz das Institut für Molekulare Biologie gGmbH (IMB) zu den Kooperationspartnern. In Frankfurt sind verschiedene Fachbereiche der Goethe-Universität Frankfurt – darunter Biowissenschaften, Biochemie, Chemie, Pharmazie und Medizin – sowie das Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften und das Georg-Speyer-Haus beteiligt.