Dokument: Die Regulation der Autophagie durch die zirkadiane Uhr und der Einfluss des Alterns in Säugetierzellen

Titel:	Die Regulation der Autophagie durch die zirkadiane Uhr und der Einfluss des Alterns in Säugetierzellen
Weiterer Titel:	The regulation of autophagy through the circadian clock and the influence of aging in mammalian cells
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=34309
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20150512-102000-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Janke, Linda [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 8,51 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 04.05.2015 / geändert 04.05.2015
Beitragende:	Prof. Dr. Reinke, Hans [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Martin, William [Gutachter]
Stichwörter:	circadian clock, autophagy, aging, fibroblasts
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Autophagie ist ein essentieller intrazellulärer Abbaumechanismus, durch den zytosolische Makromoleküle und Organellen degradiert werden. Die durch den Abbau gewonnenen Molekülbausteine stehen dem Organismus anschließend wieder für katabolische und anabolische Prozesse zur Verfügung. Auch die zirkadiane Uhr, ein zellautonomer Mechanismus, der die periodische Aktivität einer Vielzahl von zellulären Prozessen steuert, spielt eine zentrale Rolle bei der Regulation des Metabolismus. In der Maus konnte bereits eine Regulation der Autophagie durch die zirkadiane Uhr in Leber nachgewiesen werden. Darüber hinaus deuten mehrere Studien darauf hin, dass Alterungsprozesse sowohl Autophagielevel als auch den zirkadianen Oszillator maßgeblich beeinträchtigen. In dieser Arbeit wurde daher der Frage nachgegangen, ob in gealterten Zellen ein kausaler Zusammenhang zwischen beiden Prozessen bestehen könnte. Anders ausgedrückt, könnten durch Alterungsprozesse verursachte Veränderungen des zirkadianen Oszillators zu reduzierten Autophagieleveln führen oder umgekehrt? Diese Arbeit zeigt, dass durch die spezifische Deregulation einzelner zirkadianer Gene sowohl die absoluten als auch die rhythmischen Autophagielevel in Säugetierfibroblasten beeinflusst werden und dass der zirkadiane Oszillator die Autophagie wenigstens zum Teil über die Phosphorylierung von AMPK reguliert. Weiterhin wurde beobachtet, dass in in situ gealterten menschlichen Fibroblasten eine direkte Korrelation zwischen dem Alter der Spender, dem Level des autophagischen Flux und den Expressionsleveln spezifischer Uhrgene besteht. Insbesondere die Expression von Komponenten des negativen und stabilisierenden Armes der zirkadianen Rückkopplungsschleife ist in gealterten Fibroblasten deutlich reduziert. Im Gegensatz dazu sind dieselben Uhrgene in stationären Fibroblasten und Cryptochrom-defizienten Zellen hochreguliert und diese Zellen weisen gleichzeitig erhöhte Autophagielevel auf verglichen mit wachsenden Zellen bzw. Cryptochrom-enthaltenden Zellen. Außerdem können durch Steigerung der Expressionslevel des am stärksten herunterregulierten Uhrgens in gealterten humanen Fibroblasten, PER2, die Autophagielevel in diesen Zellen teilweise wieder hergestellt werden. Im Gegensatz dazu reduziert der Knock-down von Per2 die Autophagielevel in Mausfibroblasten. Zusammengefasst identifizieren die in dieser Arbeit durchgeführten Experimente die zirkadiane Uhr als Regulator der Autophagie in Säugetierfibroblasten und führen zu einem Modell, in dem altersbedingte Veränderungen der Expressionslevel spezifischer Uhrgene zu reduzierten Autophagieleveln führen. Autophagy is an essential intracellular degradation process which serves to degrade large cytosolic molecules and whole organelles. The molecular components that are newly acquired by the degradation process are then available to the organism for catabolic and anabolic processes. Furthermore the circadian clock, a cell-autonomous mechanism which controls the periodic activity of a variety of cellular processes, plays a central role in the regulation of metabolism. Regulation of autophagy by the circadian clock has already been shown in murine liver. In addition, several studies suggest that the aging process strongly affects decisively both autophagy and the circadian oscillator. This work addressed the question whether a causal relation between these two processes might exist in aged cells. In other words, could age-related alterations of the circadian oscillator therefore be directly responsible for reduced autophagy levels or vice versa? This work shows that the specific deregulation of individual circadian genes can influence both the absolute and the rhythmic autophagy levels in mammalian fibroblasts. Autophagy is at least in part actuated by the circadian oscillator via the phosphorylation of AMPK. Furthermore it has been shown that aging, reduced autophagic flux and altered circadian gene expression are closely correlated in human fibroblasts aged in situ. In particular components of the negative and the stabilizing arm of the circadian feedback loop are significantly reduced in aged fibroblasts. On the other hand in stationary fibroblasts and cryptochrome deficient cells, clock gene expression as well as autophagy levels are increased compared to logarithmically growing fibroblasts or cryptochrome competent cells. In addition, autophagy level can be partially restored in aged human fibroblasts by increasing the expression level of the most strongly downregulated clock gene, PER2. In contrast, knock-down of Per2 reduces autophagy in mouse fibroblasts. In summary, the experiments performed in this work identify the circadian clock as a regulator for autophagy in mammalian fibroblasts and put forward a model, in which age-related alterations in the expression levels of specific clock genes contribute to diminished autophagy levels.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Zentralinstitut für Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik
Dokument erstellt am:	12.05.2015
Dateien geändert am:	12.05.2015
Promotionsantrag am:	15.01.2015
Datum der Promotion:	29.04.2015