ATG16L1-Gen

Das von diesem Gen kodierte Protein ist Teil eines großen Proteinkomplexes, der für die Autophagie erforderlich ist. Autophagie bezeichnet in diesem Zusammenhang einen wichtigen Prozess bei dem es zum Abbau von Proteinbestandteilen die im intrazellulären Stoffwechsel anfallen (Zellmüll) in Lysosomen kommt (Lacher M et al. 1992).

ATG 16L1 ist das wichtigste Gen, das den Autophagie-Stoffwechselweg reguliert (s.a. sonstige Autophagie-Gene). Dies betrifft den Hauptprozess der Autophagie, bei dem angefallene intrazelluläre „Last“ zum Abbau in die Lysosomen transloziert wird. Für dieses Gen wurden mehrere Transkriptvarianten gefunden, die für verschiedene Isoformen kodieren.

Autophagie ist ein Prozess, durch den Zellen beschädigte Organellen oder fehlgefaltete Proteine abbauen und recyceln. Dieser angefallene "Zellmüll" wird  von einer Doppelmembranstruktur, dem Autophagosom ummantelt und neutralisiert. Das so beladene Autophagosom fusioniert in einem zweiten Schritt mit einem funktionellen Lysosom zu dem Autophagolysosom. In diesem Zellvesikel wird der Zellmüll enzymatisch abgebaut.

Dieser komplexe Prozess erfordert die konzertierte Prozessierung eines umfangreichen Netzwerks von Proteinen. Einer der frühen Schritte der Autophagosom-Assemblierung ist die Bildung des großen multimeren ATG12-ATG5-ATG16-Komplexes. Dieser Protein-Komplex wirkt als Ligase bei der Prozessierung von ATG8. ATG8 wird dann in die expandierende autophagosomale Membran eingebaut und erleichtert die Rekrutierung der Kern-Autophagie-Maschinerie und der Substrate, die für den Abbau bestimmt sind.

Defekte im ATG 16L1-Gen sind mit entzündlichen Darmerkrankungen, so mit Morbus Crohn assoziiert (Hampe J et al. 2007). ATG16L1 hemmt die NOD1- und NOD2-gesteuerte entzündliche Zytokinreaktion. Weiterhin spielt das Protein eine Rolle bei der Regulierung der Morphologie und Funktion der Paneth-Zelle. In einer iranischen Studie wurde eine signifikante Assoziation zwischen dem Einzelnukleotid-Polymorphismus rs2241879 auf dem ATG 16L1-Gen und einem erhöhten IBD-Risiko (Inflammatory bowel disease)  in einer iranischen Population gefunden (Baradaran Ghavami S et al. 2019).

Bemerkenswerterweise geht eine ATG 16L1-Überexpression mit einem aggressiveren Phänotyp bei oralen Plattenepithelkarzinomen (OSCC) einher. ATG 16L1 könnte als Biomarker für die Auswahl von OSCC-Patienten mit einem aggressiveren Phänotyp verwendet werde (Tang JY et al. 2015).

1. Baradaran Ghavami S et al. (2019) Association between variants of the autophagy related gene ATG16L1 in inflammatory bowel diseases and clinical statues. Gastroenterol Hepatol Bed Bench. 12(Suppl1): 94-S100.
2. Chu H et al. (2016). Gene-microbiota interactions contribute to the pathogenesis of inflammatory bowel disease. Science 352: 1116–1120.

3. Cotterill L et al. (2010) Replication and meta-analysis of 13,000 cases defines the Nat Genet Can J Gastroenterol 24:297-302.

4. Hampe J et al. (2007) A genome-wide association scan of nonsynonymous SNPs identifies a susceptibility variant for Crohn disease in ATG16L1 Nature genetics 39:207-211

5. Kanda T et al. (2021) Autophagy-related 16-like 1 is influenced by human herpes virus 1-encoded microRNAs in biopsy samples from the lower esophageal sphincter muscle during per-oral endoscopic myotomy for esophageal achalasia. Biomed Rep14:7.

6. Lacher M et al. (1992) Autophagy 16-like 1 rs 2241880 G allele is associated with Crohn's disease in German children. Acta paediatrica 98:1835-1840.

7. Tang JY et al. (2015) Overexpression of autophagy-related 16-like 1 in patients with oral squamous cell carcinoma. Pathol Oncol Res 21:301-305.
8. Weersma RK et al. (2008) ATG16L1 and IL23R are associated with inflammatory bowel diseases but not with celiac disease in the Netherlands. The American journal of gastroenterology 58:388-395.