Bei der Autophagie werden Zellbestandteile, die ihre Aufgabe nicht mehr richtig erfüllen, ins Innere von Autophagosomen geschleust und dort mithilfe von Lysosomen abgebaut oder wieder verwendet. Dieser Prozess trägt dazu bei, den Abbau alter und die Produktion neuer Zellkomponenten im Gleichgewicht zu halten. Wird dieser Prozess gestört, kann das langfristig neurodegenerative Erkrankungen, Stoffwechselerkrankungen oder auch Krebs hervorrufen. Nervenzellen beispielsweise, die nicht in der Lage sind, verklumpte Proteine oder defekte Mitochondrien abzubauen, degenerieren. Krebs kann durch Autophagie verhindert werden, indem funktionsuntüchtige Organellen verdaut und Proteine in ihre Bestandteile zerlegt werden, so dass entartete Zellen absterben. Autophagie kann aber auch zur Tumorbildung beitragen, indem sie Krebszellen insbesondere bei der Chemotherapie das Überleben ermöglicht. Insgesamt scheint bei diesem Prozess allerdings der Aspekt der Tumorsuppression zu überwiegen.
Um einen Überblick über die räumliche und zeitliche Abfolge der Ereignisse bei der Autophagie zu erhalten, unterteilt Dr. Stolz diesen Prozess in mehrere Einzelschritte. Gegenwärtig geht man davon aus, dass die Autophagie eine dynamische und äußerst komplexe Abfolge von Protein-Protein-Interaktionen erfordert. Die Wissenschaftlerin möchte genau klären, welche Aufgaben die für die Autophagie essentiellen Faktoren dabei haben. Gegenwärtig kennt man über 35 Gene, deren Genprodukte an der Autophagie beteiligt sind. Zu diesen gehört auch die Proteinfamilie der ATG8-Proteine, deren Vertreter bei Säugern als LC3-Protein bezeichnet wird. Diese Gruppe von Proteinen ist prädestiniert für Autophagie-Studien, weil sie für sämtliche bisher bekannte Signalwege der Autophagie erforderlich ist.
Dr. Stolz versucht nun, biotechnisch veränderte LC3-Varianten zu konstruieren, die ihre jeweiligen Interaktionspartner stärker binden können als die natürlichen Proteine. Die so veränderten Varianten, sogenannte Modulatoren, können den Prozess der Autophagie aktivieren oder hemmen, weil sie mit den unveränderten LC3s um die Bindung an Rezeptoren und Enzyme konkurrieren, die für die Autophagie wichtig sind. Darüber hinaus sollen auch Peptide hergestellt werden, die sich gezielt an ein bestimmtes LC3 binden; wenn sie zusätzlich noch mit einer fluoreszierenden Substanz gekoppelt werden, kann man mit ihrer Hilfe die Bewegungen dieser LC3s unter dem Mikroskop verfolgen und auf diese Weise den räumlichen und zeitlichen Verlauf der Autophagie dokumentieren.
In wieweit diese Modulatoren es ermöglichen, Krankheitsbilder zu beeinflussen, wird im letzten Teil der Arbeiten überprüft. Dazu werden sogenannte peptidomimetische Verbindungen geschaffen, die strukturell den regulatorisch wirkenden Varianten gleichen und die eine ähnliche biologische Wirkung, nach Möglichkeit aber bessere pharmazeutische Eigenschaften haben. Die Untersuchungen werden sowohl an Zellsystemen als auch an Mausmodellen für den Krebs der Bauchspeicheldrüse und Chorea Huntington durchgeführt. Dabei hofft Dr. Stolz, den Prozess der Autophagie über bestimmte Zielstrukturen beeinflussen zu können.