Konzorcium, fő p.: A Rab19 autofágiában és fehérjeszekrécióban betöltött szerepének vizsgálata  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »
 

Projekt adatai

  
azonosító
119842
típus K
Vezető kutató Juhász Gábor
magyar cím Konzorcium, fő p.: A Rab19 autofágiában és fehérjeszekrécióban betöltött szerepének vizsgálata
Angol cím Consortional main: Analyzing the role of Rab19 in autophagy and protein secretion
magyar kulcsszavak autofágia, Atg16, Drosophila, Rab19, szekréció
angol kulcsszavak autophagy, Atg16, Drosophila, Rab19, secretion
megadott besorolás
Sejtgenetika (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)40 %
Ortelius tudományág: Molekuláris genetika
Általános biokémia és anyagcsere (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)40 %
Egyedfejlődés, fejlődésgenetika, mintázatképződés, embriológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)20 %
zsűri Orvosi és Biológiai Tudományi zsűrielnökök
Kutatóhely Genetikai Intézet (HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont)
résztvevők Jipa András
Kiss Viktória
Maruzs Tamás
Varga Kata
projekt kezdete 2016-10-01
projekt vége 2021-03-31
aktuális összeg (MFt) 24.000
FTE (kutatóév egyenérték) 7.45
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Munkánk során célul tűzzük ki, hogy egy kis GTPázt, a Rab19-et az Atg16 és Atg5 központi autofág fehérjék új kötőpartnereként azonosítjuk. A Rab19 funkcióját in vivo, Drosophila-ban fogjuk vizsgálni: 1. éhezés-indukált autofágia során (és ezeket az eredményeket tenyésztett human HeLa sejtekben igazoljuk), 2. az etanol expozícióra adott válaszreakciók során, mert publikálatlan eredményeink alapján az Atg16 szükséges a corazonin termelődéséhez, és ez a neuropeptid mediálja az etanol hatására bekövetkező eszméletvesztést gyümölcslegyekben, 3. a gyulladásos bélbetegség Drosophila modelljében, mivel az Atg16 pontmutációja az egyik ismert rizikófaktora ennek az emberi betegségnek. Modellünk alapján az aktív, GTP-kötött Rab19 effektorai lehetnek az Atg16 illetve az Atg5 fehérjék, és együttesen serkentik nemcsak az autofág lebontást, hanem a protein szekréciót is corazonin-termelő neuroszekréciós sejtekben és a bélben elhelyezkedő enteroendokrin sejtekben.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Feltételezzük, hogy az Atg16 és Atg5 központi autofág fehérjék egy új kötőpartnere, a Rab19 fontos szerepet játszik az autofágia során. Továbbá még nem publikált Atg16 mutánsaink előzetes vizsgálata alapján az Atg16 egy nem-kanonikus, autofágia-független szerepet játszhat az etanol-indukált eszméletvesztést kiváltó neuroszekréciós sejtek szekréciós aktivitásában. Emellett a bélben elhelyezkedő enteroendokrin sejtek differenciálódása és szekréciós tevékenysége során is kulcsfontosságú az Atg16 funkciója és hozzájárulhat a gyulladásos bélbetegség kialakulásához. Feltehetően az Atg16 ezekben a folyamatokban is a Rab19-cel együtt működik. Ezeknek a modelleknek a funkcionális tesztelését fehérjekölcsönhatások vizsgálatával, mutánsok analízise és fehérjelokalizációs kísérletek révén végeznénk.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A Rab19 és a központi autofág fehérjék, az Atg16 és az Atg5 funkcionális kapcsolatának megértése tenyésztett sejtekben és in vivo a népszerű modellállat, a Drosophila esetében egy teljesen új, mind fiziológiás mind pedig patológiás folyamatokban érintett molekuláris útvonalat fog azonosítani. Először is, az autofágia nyilvánvaló szerepet játszik az emberi egészség fenntartásában, és hibái hozzájárulnak az öregedéshez, a rák és a neurodegenerációs betegségek kialakulásához. Másodszor, a túlzott alkoholfogyasztás az egész emberiség szintjén jelentkező probléma, ám az etanolra adott válaszreakciók gyakorlatilag teljesen ismeretlenek. Harmadszor, a gyulladásos bélbetegség kialakulásának egy rizikófaktoraként ismert genetikai mutáció esetén épp az Atg16 Rab19-hez kötése szenvedhet zavart. Összességében kísérleteink révén megérthetjük egy jelenleg ismeretlen szerepű kis GTPáz, a Rab19 funkcióját ezekben az élettani és kóros folyamatokban. Az autofágia kutatása során igen nagy a verseny, de reményeink szerint más kutatócsoport nem vizsgálja még a Rab19 szerepét, így pályázatunk támogatása megadhatja számunkra a színvonalas publikációkhoz szükséges előnyt.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Sejtjeink autofágia révén bontják le és hasznosítják újra a bennük folyamatosan keletkező szemetet. Az autofágiában szereplő faktorok szabályozását még nem értjük pontosan. Mi egy még ismertlen vezikula-irányításban szereplő faktort, a Rab19-et fogjuk az éhezéssel indukált autofágia új szabályozójaként jellemezni gyümölcslégy és emberi sejtekben, amely az Atg16 és Atg5 autofág faktorokhoz való kapcsolódása révén működhet. Ezen felül előzetes eredményeink alapján az Atg16 az alkohol kiváltotta eszméletvesztés és a gyulladásos bélbetegség során is fontos szerepet játszik: felthetően ekkor is a Rab19-cel együttműködve serkenti kulcsfontosságú jelmolekulák létrehozását. Tehát eredményeink révén megérthetjük a Rab19 szerepét éhezés, alkoholfogyasztás és egy viszonylag gyakori bélbetgség esetén.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
This project aims to characterize the small GTPase Rab19 as a novel binding partner of the core autophagy proteins Atg16 and Atg5. Rab19 function will be assessed in Drosophila in vivo during: 1. starvation-induced autophagy of fat cells (and it will be confirmed in cultured human HeLa cells) 2. ethanol responses in adult flies, because our unpublished data indicate that Atg16 is required for the production of corazonin, a neuropeptide that mediates ethanol-induced coma, 3. in a Drosophila model of inflammatory bowel disease, as an Atg16 point mutation is a known risk factor of this disorder in human patients. According to our model, Atg16 and/or Atg5 are potential effectors of active, GTP-bound Rab19, and together promote both autophagic degradation, and protein secretion by corazonin-producing neurosecretory cells and enteroendocrine cells in the adult brain and midgut, respectively.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
We hypothesize that Rab19, a putative novel binding partner of the core autophagy proteins Atg16 and Atg5, plays a critical role during autophagy. Moreover, based on our unpublished analysis of Atg16 mutants, we find that Atg16 may function in a non-canonical, autophagy-independent role during protein secretion by a subset of neurosecretory cells under ethanol-induced coma, as well as during the differentiation and secretory activity of enteroendocrine cells. This likely contributes to the development of inflammatory bowel disease. Presumably Atg16 also cooperates with Rab19 in these processes. Functional testing of these models through the analysis of protein interactions, mutant studies and protein localizations will be used for the validation of these hypotheses.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Understanding the functional relationship of Rab19 and the core autophagy proteins Atg16 and Atg5 in cultured cells, and also in vivo in the popular animal model Drosophila will decipher a new molecular mechanism involved in key physiological and pathological processes. First, autophagy is clearly important for the maintenance of human health and its misregulation is associated with aging, cancer and neurodegeneration, but its regulation is far from being understood yet. Second, uncontrolled alcohol consumption represents a major issue for humankind, but the mechanisms regulating ethanol responses are practically unknown. Third, a genetic risk allele for inflammatory bowel disease may disrupt the interaction of Atg16 with its novel partner Rab19. Taken together, our results will likely expand our understanding of a small GTPase with currently unknown function, Rab19, in these physiological and pathological settings. Autophagy research is quite competitive, but we hope that no other lab is currently working on Rab19, so the funding of this proposal would give us a clear advantage to be first to analyze and publish these results.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Our cells use autophagy to break down and recycle garbage. How known factors involved in autophagy are regulated is incompletely understood. Here we propose to characterize a currently unknown regulator of trafficking in cells, Rab19, as a critical controller of starvation-induced autophagy via its novel interaction with the autophagy factors Atg16 and Atg5 in both fruit fly and human cells. Importantly, we find that Atg16 may also play a role in ethanol-induced coma and during inflammatory bowel disease in our fruit fly models, and we hypothesize that it may also function together with Rab19 to promote the production of critical signals in these settings. Therefore, our research will help understanding the function of Rab19 during starvation, ethanol responses and a relatively frequent disorder of the gut.




 

Zárójelentés

  
kutatási eredmények (magyarul)
A projekt során a Rab19 kis GTPáz lehetséges kötését az Atg16 autofág fehérjéhez és az interakció in vivo jelentőségét vizsgáltuk, valamint a Rab19 potenciális autofág szerepét akartuk felderíteni. Eredményeink: 1. kimutattuk, hogy a Rab19 valóban köti az Atg16-ot, és hogy ezen gének funkcióvesztése az emberi Crohn betegségre emlékeztető gyulladásos bélfenotípust okoz Drosophila-ban, feltehetően a Slit (a Robo receptorok ligandja) csökkent szekréciója miatt (Nagy 2017 Development) 2. CRISPR segítségével létrehoztunk Rab19 null mutánsokat, azonban az általunk rutinszerűen vizsgált szövetekben (lárvális zsírsejtek, nefrocita, nyálmirigy) ez nem okozott autofágia hibát, így ezt a kutatási irányt nem folytattuk 3. a projekthez kapcsolódva további kis GTPázok (Rab2, Rab18, Arl8), SNARE fehérjék (ykt6, Sec20) és pányvázó faktorok (HOPS) autofág és krinofág (szekréciós granulum lebontás) szerepét vizsgálva 8 további kísérletes cikket közöltünk Juhász Gábor szenior szerzőségével 4. a konzorciális OTKA projektünk támogatása a Juhász/Lőw csoportok elmúlt 5 évben megjelent 39 cikkéből 14 lektorált publikációhoz járult hozzá, ezen 14 cikk összimpaktja 81.142 5. összesen 9 szenior szerzős kísérletes cikk, 5 szenior szerzős összefoglaló és 1 könyvfejezet született a projektből
kutatási eredmények (angolul)
This project aimed to identify and characterize the binding of the small GTPase Rab19 to Atg16 and the in vivo relevance of this interaction. Furthermore, we planned to analyze the potential role of Rab19 in autophagy. Results: 1. we showed that Rab19 indeed binds to Atg16, and that the loss-of-function of either of these genes leads to inflammatory gut symptoms in Drosophila, resembling Crohn disease, probably due to decreased secretion of Slit, the ligand of Robo receptors (Nagy 2017 Development) 2. we generated Rab19 null mutant flies using CRISPR, but this did not affect autophagy in tissues that we routinely study (larval fat, nephrocyte, salivary gland), so we did not continue this research direction 3. related to this project, we analyzed the autophagic and crinophagic (secretory granule degradation) roles of additional small GTPases (Rab2, Rab18, Arl8), SNARE proteins (ykt6, sec20) and tethering factors (HOPS), which resulted in the publication of another 8 research papers with the senior authorship of G. Juhász 4. funding of our consortial OTKA project significantly contributed to 14 (out of 39) papers published by the Juhasz/Lőw groups in the past 5 years, and the cumulative impact of these 14 papers is 81.142 5. a total of 9 senior author research papers, 5 senior author reviews and a book chapter were published from this project
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=119842
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

  
Nagy P, Szatmári Z, Sándor GO, Lippai M, Hegedűs K, Juhász G.: Drosophila Atg16 promotes enteroendocrine cell differentiation via regulation of intestinal Slit/Robo signaling., Development, 2017
Lőrincz P, Tóth S, Benkő P, Lakatos Z, Boda A, Glatz G, Zobel M, Bisi S, Hegedűs K, Takáts S, Scita G, Juhász G.: Rab2 promotes autophagic and endocytic lysosomal degradation., Journal of Cell Biology, 2017
Lőrincz P, Mauvezin C, Juhász G.: Exploring Autophagy in Drosophila., Cells, 2017
Lőrincz P, Mauvezin C, Juhász G.: Exploring Autophagy in Drosophila., Cells, 2017
Csizmadia T, Lorincz P, Hegedus K, Szeplaki S, Low P, Juhasz G: Molecular mechanisms of developmentally programmed crinophagy in Drosophila., JOURNAL OF CELL BIOLOGY, 2018
Takats S, Glatz G, Szenci G, Boda A, Horvath GV, Hegedus K, Kovacs AL, Juhasz G: Non-canonical role of the SNARE protein Ykt6 in autophagosome-lysosome fusion., PLOS GENETICS, 2018
Deretic V, Prossnitz E, Burge M, Campen MJ, Cannon J, Liu KJ, Sklar LA, Allers L, Garcia SA, Baehrecke EH, Behrends C, Cecconi F, Codogno P, Chen GC, Elazar Z, Eskelinen EL, Fourie B, Gozuacik D, Hong W, Hotamisligi G, Jäättelä M, Jo EK, Johansen T, Juhász G, Kimchi A, Ktistakis N, Kroemer G, MIzushima N, Münz C, Reggiori F, Rubinsztein D, Ryan K, Schroder K, Simonsen A, Tooze S, Vaccaro MI, Yoshimori T, Yu L, Zhang H, Klionsky DJ: Autophagy, Inflammation, and Metabolism (AIM) Center of Biomedical Research Excellence: supporting the next generation of autophagy researchers and fostering intl. coll., Autophagy, 2018
Maruzs T, Simon-Vecsei Z, Kiss V, Csizmadia T, Juhász G.: On the Fly: Recent Progress on Autophagy and Aging in Drosophila., Front Cell Dev Biol., 2019
Lakatos Z, Lőrincz P, Szabó Z, Benkő P, Kenéz LA, Csizmadia T, Juhász G.: Sec20 is Required for Autophagic and Endocytic Degradation Independent of Golgi-ER Retrograde Transport., Cells, 2019
Lőrincz P, Kenéz LA, Tóth S, Kiss V, Varga Á, Csizmadia T, Simon-Vecsei Z, Juhász G.: Vps8 overexpression inhibits HOPS-dependent trafficking routes by outcompeting Vps41/Lt., Elife, 2019
Bhattacharjee A, Szabó Á, Csizmadia T, Laczkó-Dobos H, Juhász G.: Understanding the importance of autophagy in human diseases using Drosophila., J Genet Genomics., 2019
Boda A, Lőrincz P, Takáts S, Csizmadia T, Tóth S, Kovács AL, Juhász G.: Drosophila Arl8 is a general positive regulator of lysosomal fusion events, Biochim Biophys Acta Mol Cell Res., 2019
Nagy P, Szatmári Z, Sándor GO, Lippai M, Hegedűs K, Juhász G.: Drosophila Atg16 promotes enteroendocrine cell differentiation via regulation of intestinal Slit/Robo signaling., Development, 2017
Lőrincz P, Tóth S, Benkő P, Lakatos Z, Boda A, Glatz G, Zobel M, Bisi S, Hegedűs K, Takáts S, Scita G, Juhász G.: Rab2 promotes autophagic and endocytic lysosomal degradation., Journal of Cell Biology, 2017
Lőrincz P, Mauvezin C, Juhász G.: Exploring Autophagy in Drosophila., Cells, 2017
Boda A, Lőrincz P, Takáts S, Csizmadia T, Tóth S, Kovács AL, Juhász G.: Drosophila Arl8 is a general positive regulator of lysosomal fusion events, Biochim Biophys Acta Mol Cell Res., 2019
Takáts S, Lévay L, Boda A, Tóth S, Simon-Vecsei Z, Rubics A, Varga Á, Lippai M, Lőrincz P, Glatz G, Juhász G.: The Warburg Micro Syndrome-associated Rab3GAP-Rab18 module promotes autolysosome maturation through the Vps34 Complex I., FEBS J., 2020
Csizmadia T, Juhász G.: Crinophagy mechanisms and its potential role in human health and disease., Prog Mol Biol Transl Sci., 2020
Lőrincz P, Juhász G.: Autophagosome-Lysosome Fusion., J Mol Biol., 2020
Bhukel A, Beuschel CB, Maglione M, Lehmann M, Juhász G, Madeo F, Sigrist SJ.: Autophagy within the mushroom body protects from synapse aging in a non-cell autonomous manner., Nat Commun., 2019
Bhattacharjee A, Szabó Á, Csizmadia T, Laczkó-Dobos H, Juhász G.: Understanding the importance of autophagy in human diseases using Drosophila., J Genet Genomics., 2019
Csizmadia T, Juhász G.: Crinophagy mechanisms and its potential role in human health and disease., Prog Mol Biol Transl Sci., 2020
Lőrincz P, Juhász G.: Autophagosome-Lysosome Fusion., J Mol Biol., 2020
Csizmadia T, Lőw P.: The Role of Deubiquitinating Enzymes in the Various Forms of Autophagy., Int J Mol Sci., 2020
Takáts S, Lévay L, Boda A, Tóth S, Simon-Vecsei Z, Rubics A, Varga Á, Lippai M, Lőrincz P, Glatz G, Juhász G.: The Warburg Micro Syndrome-associated Rab3GAP-Rab18 module promotes autolysosome maturation through the Vps34 Complex I., FEBS J., 2021
Simon-Vecsei Z, Sőth Á, Lőrincz P, Rubics A, Tálas A, Kulcsár PI, Juhász G: Identification of New Interactions between Endolysosomal Tethering Factors., J Mol Biol., 2021



vissza »