Dokument: Die Rolle von SIRT4 und dessen Interaktionspartnern OPA1 und HDAC6 in der CoCl₂/Pseudohypoxie-induzierten Autophagie
| Titel: | Die Rolle von SIRT4 und dessen Interaktionspartnern OPA1 und HDAC6 in der CoCl₂/Pseudohypoxie-induzierten Autophagie | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=72962 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20260428-130856-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Lehmkuhl, Isabell [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. rer. nat. Ahmadian, Reza [Gutachter] Prof. Dr. rer. nat. Reichert, Andreas [Gutachter] PD Dr. rer. nat. Eßmann, Frank [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Das Sirtuin SIRT4 fungiert über verschiedene NAD+
-abhängige enzymatische Aktivitäten in der Kontrolle von zellulärem Metabolismus und mitochondrialer Dynamik. In der Regulation der Autophagie nimmt SIRT4 sowohl eine aktivierende als auch eine inhibitorische Rolle ein. In diesem Zusammenhang ist die Funktion von SIRT4 in der Hypoxie- oder CoCl2/(Pseudohypoxie)-induzierten Autophagie jedoch bislang unverstanden. Daher wurde in dieser Arbeit die Rolle von SIRT4 und seiner enzymatisch inaktiven, potenziell dominant- negativ wirkenden Mutante SIRT4(H161Y) auf die CoCl2-induzierte Autophagie charakterisiert. Ein besonderer Fokus wurde dabei auf den Einfluss der SIRT4- Interaktionspartner und Autophagie-Regulatoren Histondeacetylase 6 (HDAC 6) und Optic atrophy 1 (OPA1) gelegt. Die erhobenen Befunde zeigten, dass der Anstieg des autophagic flux (Microtubule-associated protein 1B-light chain 3 (LC3B-II)-Zunahme) nach CoCl2-Behandlung spezifisch in SIRT4(H161Y)-exprimierenden Zellen stark reduziert war. Dies ging einher mit deutlich erhöhten HDAC6- und OPA1-L-Proteinmengen. Die daraufhin erfolgte pharmakologische Inhibition der putativen SIRT4-Effektoren HDAC6 und OPA1 mittels Tubacin beziehungsweise MYLS22 konnte jedoch die LC3B-II-Zunahme in SIRT4(H161Y)- exprimierenden HEK293-Zellen nach CoCl2-Behandlung nicht wiederherstellen. Des Weiteren wurde durch den Einsatz von Bafilomycin A1, einem Inhibitor der Autophagosom-Lysosom- Fusion, ein beschleunigter autophagolysosomaler Abbau von LC3B-II in CoCl2-behandelten, SIRT4(H161Y)-exprimierenden HEK293-Zellen ausgeschlossen. Dagegen wurde überraschenderweise eine Stabilisierung der Phosphorylierung von Unc-51 like autophagy activating kinase (ULK1) an den Serinpositionen 638 und 758 in SIRT4(H161Y)- exprimierenden HEK293-Zellen nach CoCl2-Behandlung beobachtet. ULK1 spielt hierbei eine regulatorische Schlüsselrolle in der frühen Phase/Initiation der Autophagie, die durch Phosphorylierung an Serin 638 und 758 gehemmt wird. Zusammenfassend lassen die in dieser Arbeit erhobenen Befunde vermuten, dass (i) SIRT4(H161Y) unter Pseudohypoxie dominant- negativ auf den autophagic flux/LC3B-II-Zunahme wirkt, (ii) dies unabhängig von den SIRT4- Interaktoren HDAC6 und OPA1 erfolgt, (iii) eine erhöhte Autophagierate nicht für die erniedrigten LC3B-II-Mengen verantwortlich ist und schließlich (iv) SIRT4(H161Y) bei Pseudohypoxie die Phosphorylierung von ULK1 an Serin 638 und 758 stabilisiert. Aufgrund dieser Befunde und der anscheinend dominant-negativen Wirkung von SIRT4(H161Y) ist zu vermuten, dass SIRT4 unter Stressbedingungen die frühe Autophagiephase/Bildung von LC3B-II über die Modulation der ULK1-Aktivierung reguliert.The sirtuin SIRT4 functions via various NAD+ -dependent enzymatic activities in the control of cellular metabolism and mitochondrial dynamics. SIRT4 plays both an activating and an inhibitory role in the regulation of autophagy. However, the function of SIRT4 in hypoxia- or CoCl2/(pseudohypoxia)-induced autophagy is not understood. Therefore, in this study, the role of SIRT4 and its enzymatically inactive, potentially dominant-negative mutant SIRT4(H161Y) on CoCl2-induced autophagy was characterized. Particular focus was placed on the influence of the SIRT4 interaction partners and autophagy regulators histone deacetylase 6 (HDAC6) and optic atrophy 1 (OPA1). The findings showed that the increase in autophagic flux (microtubule-associated protein 1B- light chain 3 (LC3B-II) increase) after CoCl2 treatment is significantly reduced specifically in SIRT4(H161Y)-expressing HEK293 cells, accompanied by significantly increased HDAC6 and OPA1-L protein levels. However, subsequent pharmacological inhibition of the putative SIRT4 effectors HDAC6 and OPA1 using tubacin and MYLS22, respectively, failed to restore the LC3B-II-increase in SIRT4(H161Y)-expressing HEK293 cells after CoCl2 treatment. Furthermore, the use of bafilomycin A1, an inhibitor of autophagosome-lysosome fusion, ruled out an accelerated autophagolysosomal degradation of LC3B-II in CoCl2-treated, SIRT4(H161Y)-expressing HEK293 cells. Surprisingly, however, stabilization of the phosphorylation of Unc-51-like autophagy-activating kinase (ULK1) at serine positions 638 and 758 was observed in SIRT4(H161Y)-expressing HEK293 cells after CoCl2 treatment. ULK1 plays a key regulatory role in the early phase/initiation of autophagy, which is inhibited by phosphorylation at serine 638 and 758. Taken together, the findings obtained in this study suggest that (i) SIRT4(H161Y) has a dominant-negative effect on autophagic flux/LC3B-II increase under pseudohypoxia, (ii) this occurs independently of the SIRT4 interactors HDAC6 and OPA1, (iii) an increased autophagy rate is not responsible for the observed decreased LC3B-II levels, and finally (iv) SIRT4(H161Y) stabilizes the inhibitory phosphorylation of ULK1 at serine 638 and 758 during pseudohypoxia. Based on these findings and the apparent dominant-negative effect of SIRT4(H161Y), it can be assumed that SIRT4 regulates the early autophagy phase/formation of LC3B-II under stress conditions by modulating ULK1 activation. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Biochemie und Molekularbiologie II | |||||||
| Dokument erstellt am: | 28.04.2026 | |||||||
| Dateien geändert am: | 28.04.2026 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 08.09.2025 | |||||||
| Datum der Promotion: | 16.04.2026 |
