Entschlüsselung der Lokalisation und zellulären Funktion von WIPI4

Autophagie ist ein stark regulierter Signalweg für den Abbau von Proteinen, Organellen und Mikroorganismen zur Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase. WIPI-Proteine dienen als Bindungsplattformen im Autophagie-Signalweg und können Phosphoinositide binden. WIPI4, ein Mitglied dieser Proteinfamilie, ist zunehmend ins Blickfeld der Wissenschaft gerückt, seit dessen Mutation in Verbindung mit Beta-Propeller-assoziierter Neurodegeneration (BPAN) gebracht wurde. Diese Arbeit befasst sich mit der Lokalisierung von WIPI4 bei der Inhibierung von Lysosomen, sowie durch Nährstoffmangel ausgelösten und mitochondrialen Stressbedingungen. Die Visualisierung des Proteins erfolgt durch U2OS-Zellen, die ein GFP-WIPI4-Fusionsprotein stabil exprimieren. Durch fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen konnte gezeigt werden, dass WIPI4 in Methanolfixierung ER-ähnliche Strukturen aufweist und mit dem autophagosomalen Marker LC3 kolokalisiert. Inhibiert man den lysosomalen Abbau, lokalisiert WIPI4 am Rand der Lysosomen. Ein Makroautophagie analyse, durchgeführt in einer WIPI4-Knockout-Zelllinie zeigte, dass WIPI4 nicht essenziell für Autophagie ist. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass WIPI4 unter zunehmendem mitochondrialen Stress, stärker mit dem mitochondrialen Netzwerk kolokalisiert. Insgesamt deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass WIPI4 an der Organisation des mitochondrialen Netzwerks sowie an der Regulation der Autophagie-Maschinerie beteiligt ist, obwohl das Protein keine wesentliche Rolle im Autophagie- Signalweg spielt. Autophagy is a highly conserved signalling pathway for the degradation of proteins, organelles and pathogens to maintain cellular homeostasis. Within this pathway mammalian WIPI proteins provide binding platforms for the autophagy machinery and share the capacity to bind phosphoinositides. Among this protein family, WIPI4 has become of increasing scientific interest since its mutations have been linked to beta-propeller associated neuro degeneration (BPAN). This thesis provides insight in the localization of WIPI4 under lysosomal inhibition, starvation and mitochondrial stress conditions in U2OS cells, stably expressing a GFP-WIPI4 fusion protein. Fluorescence microscopy imaging reviled, that the localization pattern of WIPI4 resembles ER-like structures under methanol fixation. WIPI4 colocalizes with autophagosomal marker LC3 and localizes to the rim of lysosomes when lysosomal degradation is blocked. Performing an assay for macroautophagy using WIPI4 knockout cells showed that WIPI4 is not essential for Autophagy. Additionally, increasing colocalization events of WIPI4 and the mitochondrial network could be shown in mitochondrial stress conditions. Altogether, these results indicate that WIPI4 is involved in mitochondrial network organization and contributes to the autophagy machinery, although it has no essential role in the autophagy pathway.