Konzorcium, társ p.: A Rab19 autofágiában és fehérjeszekrécióban betöltött szerepének vizsgálata
Angol cím
Consortional assoc.: Analyzing the role of Rab19 in autophagy and protein secretion
magyar kulcsszavak
autofágia, Drosophila, szekréció, Rab19, ATG16
angol kulcsszavak
autophagy, Drosophila, secretion, Rab19, ATG16
megadott besorolás
Sejtgenetika (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
40 %
Ortelius tudományág: Molekuláris genetika
Általános biokémia és anyagcsere (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
40 %
Fejlődés neurobiológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
20 %
Ortelius tudományág: Állat-embriológia
zsűri
Orvosi és Biológiai Tudományi zsűrielnökök
Kutatóhely
Anatómiai, Sejt- és Fejlődésbiológiai Tanszék (Eötvös Loránd Tudományegyetem)
résztvevők
Boda Attila Csizmadia Tamás Hegedűs Krisztina Kovács Attila Lajos Lőrincz Péter Nagy Péter Takáts Szabolcs
projekt kezdete
2016-10-01
projekt vége
2021-03-31
aktuális összeg (MFt)
24.000
FTE (kutatóév egyenérték)
8.11
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.
