Zellen überleben nur, wenn sie ständig ihren molekularen Müll beseitigen. Beim Lebermoos haben Yasin Dagdas und seine Gruppe am Gregor-Mendel-Institut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und der Universität von Heidelberg nun einen Mechanismus entdeckt, der nicht nur erklärt, wie ungewöhnliche, membranlose Zellstrukturen recycelt werden, sondern auch einen neuen Ansatz liefert, das toxische Protein abzubauen, das Parkinson auslöst.
Zellen funktionieren wie eine gut organisierte Stadt: Es wird ständig gebaut, aber ebenso abgerissen. RNA-Moleküle entstehen, Proteine werden hergestellt – und beschädigte oder überflüssige Bestandteile müssen entsorgt werden, bevor sie den Betrieb stören. Dafür nutzen Zellen die sogenannte Autophagie, wörtlich „Selbstverdau“. In diesem Recyclingprogramm verpackt die Zelle unerwünschtes Material in einen kleinen Müllsack – das Autophagosom – und transportiert es zur Vakuole, wo es zerlegt und wiederverwertet wird.
Wie allerdings die eher ungewöhnlichen P-Bodies abgebaut werden, war bisher unklar. Viele Funktionen sind in der Zelle in Organellen organisiert – in klar umgrenzten Bereichen, die von einer Membran umhüllt sind. P-Bodies aber sind anders: Sie sind im Mikroskop sichtbar, besitzen aber keine Membran. Diese Ansammlungen aus RNA und Protein entstehen und zerfallen je nach Bedarf der Zelle. In ihrer aktuellen Studie zeigen Yasin Dagdas und Kolleg*innen, früher am Gregor-Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der ÖAW und nun an der Universität Heidelberg, gemeinsam mit Elif Karagoz und Erinc Hallacli an den Max Perutz Laboratories, wie diese flüchtigen, unverpackten Strukturen im Lebermoos Marchantia polymorpha erkannt, eingefangen und zum Recycling gebracht werden. Und das Lebermoos überraschte: Das gefundene Pflanzenprotein schickt auch menschliches Alpha-Synuclein – das Protein, das bei Parkinson die Nervenzellen schädigt – zum Abbau und knackt damit ein Problem, das in der Neurodegeneration als „heiliger Gral“ gilt.
Ein Pflanzenprotein schickt neurodegeneratives Molekül in den Müll
Dagdas und sein Team, darunter Erstautor und Doktorand Alibek Abdrakhmanov, suchten zunächst nach Molekülen, die als Brücke zwischen P-Bodies und der zellulären Müllabfuhr dienen. Einer der Treffer war der Rezeptor MpEDC4. Das Team zeigte: MpEDC4 bindet sowohl RNA- und Proteinbestandteile als auch gleichzeitig das entstehende Autophagosom.
Wie so oft in der Wissenschaft war auch Zufall im Spiel: Kurz vor Abschluss ihrer Arbeit zeigte eine andere Forschungsgruppe, dass es in menschlichen Zellen ein Gegenstück gibt – das Protein EDC4. Dieses menschliche EDC4 interagiert mit Alpha-Synuclein, dem Protein, das sich bei der Parkinson-Erkrankung ansammelt. In Nervenzellen bildet Alpha-Synuclein toxische Aggregate, die die Zellen verstopfen und absterben lassen – und so die typischen Symptome der Parkinson-Erkrankung hervorrufen.
„Einen Weg zu finden, Alpha-Synuclein abzubauen – und vergleichbare Proteine wie Tau bei Alzheimer – war immer so etwas wie der heilige Gral der Neurodegeneration“, sagt Dagdas. Und wieder spielte der Zufall mit: Erinc Hallacli, der menschliches EDC4 und dessen Verbindung zu Alpha-Synuclein entdeckt hatte, zog mit seiner Forschungsgruppe an die benachbarten Max Perutz Laboratories am Vienna BioCenter. „Wir taten uns also zusammen und prüften, ob das pflanzliche EDC4 ebenfalls mit Alpha-Synuclein interagiert – und vor allem, ob es das Protein zum Abbau schickt.“
Erinc Hallacli und sein Team wandelten menschliche Stammzellen in kortikale Neuronen um. Anschließend schleusten sie menschliches EDC4 und das Marchantia-Protein MpEDC4 in diese Neuronen ein, die Alpha-Synuclein enthalten. Wie erwartet dockte das menschliche EDC4 zwar an Alpha-Synuclein an, löste aber keinen Abbau aus. Das pflanzliche MpEDC4 dagegen band nicht nur an Alpha-Synuclein, sondern leitete auch dessen Abbau ein. „Das Pflanzenprotein agiert als Brücke: Es bindet Alpha-Synuclein und dockt gleichzeitig an die Autophagie-Maschinerie der Zelle an, sodass das Protein abgebaut wird“, fasst Dagdas zusammen.
Evolution weitergedacht
Diese Beobachtung könnte neue therapeutische Ansätze gegen neurodegenerative Erkrankungen ermöglichen. Dagdas plant nun, eine stark reduzierte Version des Pflanzenproteins – nur mit den Teilen, die für seine Funktion notwendig sind – in Mäusen zu testen. Das Ziel: Das Protein gezielt in jene Nervenzellen zu bringen, die bei Parkinson besonders betroffen sind, damit dort der Abbau von Alpha-Synuclein angestoßen wird.
Für Dagdas ist das Projekt auch ein Zeichen dafür, Pflanzen nicht zu unterschätzen. „Zellen in allen Lebensbereichen stehen vor ähnlichen Herausforderungen: Müll entsorgen, sich gegen Krankheitserreger verteidigen, Ordnung unter Stress bewahren. Evolution, wie der Biologe François Jacob sagte, erschafft nichts aus dem Nichts – sie arbeitet mit dem, was bereits da ist.“ Indem er Lösungen in einem Organismus untersucht, will Dagdas Wege finden, diese auf einen anderen zu übertragen. „Wir wollen biologische Prozesse umbauen, indem wir funktionierende Strategien aus einem System nehmen und in ein anderes einbringen.“
Publikation
A lineage-specific selective autophagy receptor module mediates P-body turnover, Alibek Abdrakhmanov, Nenad Grujic, Ranjith K. Papareddy, Yasin Dagdas et al, Developmental Cell, 2026.
DOI: 10.1016/j.devcel.2026.01.017