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Titelaufnahme

Titel
The multivesicular body pathway in cellular homeostasis / Claudia Mattissek
VerfasserMattissek, Claudia
Begutachter / BegutachterinMartens, Sascha ; Troppmair, Jakob
Betreuer / BetreuerinTeis, David
Erschienen2015
Umfang77 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftInnsbruck, Med. Univ., Diss., 2015
Datum der AbgabeOktober 2015
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)ESCRT / Multivesicular Body Pathway / Autophagie / Nährstofflimitation / Zellhomöostase
Schlagwörter (EN)ESCRT / Multivesicular body pathway / Autophagy / Starvation / Cellular Homeostasis
Schlagwörter (GND)Endosom / Membranproteine / Protein-Sortierung / Endocytose / Autophagie <Physiologie>
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-3067 Persistent Identifier (URN)
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The multivesicular body pathway in cellular homeostasis [8.67 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

ESCRT Maschinerie (endosomal sorting complexes required for transport) ist essentiell für den Ubiquitin-abhängigen Abbau integraler Membranproteine mittels des MVB (multivesicular body) Pfades auf dem Weg zum Lysosom. ESCRTs binden an ubiquitinylierte Cargomoleküle, sondern diese ab, und packen sie in intraluminale Vesikel, was zur Biogenese von MVBs führt. Wir konnten kürzlich im Saccharomyces cerevisiae Modellsystem zeigen, dass der Umbau des Plasmamembranproteoms mittels des MVB Pfades mit Autophagy koordiniert ist und dass beide lysosomalen Abbauwege zusammenarbeiten, um das Überleben von Hefezellen unter Hungerbedingungen zu gewährleisten (Muller et al., 2015).

In der vorliegenden Dissertation bearbeitete ich die Rolle des MVB Pfades in der Homöostase von Säugetierzellen. Insbesondere untersuchte ich den Beitrag des MVB Pfades zum Überleben von Mauszellen und menschlichen Zellen unter Hungerbedingungen. Um die Rolle des MVB Pfades in drei Säugetierzelllinien zu studieren, wurde die Funktion der ESCRT Maschinerie durch induzierbare shRNAs oder eine dominant negative Version der AAA-ATPase Vps4a gestört. Die Störung des ESCRT Pfades durch Herunterregulation von Hrs, Tsg101 oder Chmp3 oder der Expression von GFP-Vps4aE228Q hatte keinen Einfluss auf die Endozytose des EGF-Rezeptors aber verlangsamte dessen Abbau stark, was auf eine effiziente Unterbrechung des MVB Pfades hindeutet. Ungeachtet der Defekte im EGF-Rezeptorabbau wiesen alle Zelllinien mit verminderter ESCRT Funktion eine langsamere Proliferation auf. Darüber hinaus waren die Level freier intrazellulärer Aminosäuren in Zellen mit herunterreguliertem Chmp3 niedriger und ESCRT Mutanten hatten sowohl höhere mRNA Level des Autophagiemarkers LC3B als auch einen höheren autophagosomalen Umsatz. Zudem zeichneten sich ESCRT Mutanten durch vermindertes Überleben unter Aminosäure-Hungerbedingungen aus.

Zusammengefasst unterstreichen diese Ergebnisse die koordinierte Arbeitsweise von MVB Pfad und Autophagie beim Erhalt der Zellhomöostase von Säugetieren und legen nahe, dass die Aktivierung der Hunger-induzierten katabolischen Kaskade evolutionär konserviert ist.

Zusammenfassung (Englisch)

endosomal sorting complexes required for transport (ESCRT) are essential for the ubiquitin-dependent degradation of integral membrane proteins via the multivesicular body (MVB) pathway en-route to the lysosome. ESCRTs bind to and sequester the ubiquitinylated cargo membrane proteins on the endosomal membrane and pack them into intraluminal vesicles, which leads to biogenesis of MVBs. We could recently show in a Saccharomyces cerevisiae based model system that plasma membrane proteome remodeling via the MVB pathway is coordinated with autophagy and that both lysosomal degradation pathways function together to ensure cell survival under nutritional limitations (Muller et al., 2015).

In this thesis, I addressed the role of the MVB pathway in mammalian cell homeostasis. In particular, I investigated the contribution of the MVB pathway to the survival of mouse and human cells upon nutrient shortage. To study the role of the MVB pathway in three mammalian cell lines, ESCRT function was disrupted using inducible shRNAs or a dominant negative version of AAA-ATPase Vps4a. Disrupting the ESCRT pathway by knocking down Hrs, Tsg101 or Chmp3 or expressing GFP-Vps4aE228Q did not affect endocytosis but severely delayed EGFR degradation, suggesting an efficient block in the MVB pathway. Despite defects in EGFR degradation, all cell lines with impaired ESCRT function proliferated slower. Moreover, free intracellular amino acid levels were lower in Chmp3 knockdown cells and ESCRT mutants displayed higher mRNA levels of autophagy marker LC3B and more basal autophagic flux. In addition, ESCRT mutants showed reduced survival upon amino acid starvation.

Taken together, these findings underline a coordinated action of the MVB and autophagy in maintaining mammalian cell homeostasis and suggest that activation of the starvation-induced catabolic cascade might be evolutionary conserved.