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Ein Faktor koordiniert viele Aufgaben bei der Bildung des Nervenzellnetzwerks

09.03.2009
Tübinger Wissenschaftler erforschen Entwicklung der Isolationsschicht von Nervenfasern

Nervenzellen müssen ihre Beziehungen in vielen Richtungen spielen lassen. Sie müssen mit Millionen von weiteren Nervenzellen vernetzt sein, um die Leistungen eines Gehirns hervorbringen zu können.

Viele der Verschaltungen werden bei Säugetieren wie auch beim Menschen erst nach der Geburt geknüpft. Die Verbindungen zwischen Nervenzellen bilden die Nervenfasern, die als lange Fortsätze aus den Zellen auswachsen. Sie leiten Nachrichten in Form von elektrischen Signalen.

Es war schon bekannt, dass der sogenannte Serum Response Faktor (SRF), der als Genregulator im Zellkern fungiert, wichtige Funktionen bei der Vernetzung von Nervenzellen hat: Unter anderem bestimmt er über das Wachstum der Nervenfasern und ihre Wachstumsrichtung, die sogenannte axonale Lenkung, im Gehirn. Jetzt hat die Arbeitsgruppe von Dr. Bernd Knöll mit den Mitarbeitern Christine Stritt, Sina Stern, Kai Harting und Daniela Sinske eine weitere Funktion von SRF nachgewiesen. Die von Dr. Bernd Knöll im Rahmen des Emmy Noether-Programms der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geleitete Nachwuchsgruppe ist am Interfakultären Institut für Zellbiologie (IFIZ) der Universität Tübingen in der von Prof. Alfred Nordheim geleiteten Abteilung Molekularbiologie angesiedelt.

Die Forscher des IFIZ haben in Zusammenarbeit mit Berliner Kollegen vom Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik und Heinz Schwarz vom Tübinger Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie gezeigt, dass SRF regulierend in den Aufbau der Myelin-Isolationsschicht eingreift. Die Myelin-Isolationsschicht umhüllt Nervenfasern und erhöht so die Leitungsgeschwindigkeit der elektrischen Signale im Gehirn entscheidend. Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience in einer Online-Vorabveröffentlichung (8. März 2009, doi 10.1038/nn.2280).

Die Isolationsschicht um die Nervenfasern, das Myelin, eine fett- und eiweißreiche Substanz, wird von besonderen Zellen im Gehirn gebildet, den Oligodendrozyten. Sie gehören zu den Gliazellen, die als Nachbarn der Nervenzellen im Gehirn vorkommen. Auf den Zusammenhang zwischen SRF und der von Oligodendrozyten gebildeten Myelinschicht sind die Forscher über einen Ansatz gekommen, der "Transkriptomics" genannt wird. Ein Transkriptom ist eine Art Momentaufnahme aller aktiven Gene einer Zelle zu einem bestimmten Zeitpunkt. Dabei arbeiteten die Forscher mit Mäusen, sogenannten konditionalen Srf-Mutanten, in deren Nervenzellen kein SRF mehr vorhanden ist.

Die Transkriptome ihrer Gehirnzellen wurden mit denen aus Gehirnzellen gesunder Mäuse verglichen. Bei der Auswertung war entscheidend, dass bereits die Sequenz des gesamten Erbguts der Maus bekannt ist und auch die Funktion vieler der insgesamt rund 20 000 Gene. Dadurch ließ sich feststellen, dass eine ganze Reihe von Genen, deren Produkte die Myelinscheide ausbilden, in Mäusen ohne SRF im Vergleich zu normalen Mäusen weniger aktiv war.

Weitere Untersuchungsergebnisse bestätigten in der Tat, dass in SRF-Mausmutanten die Myelinschicht nur in Ansätzen ausgebildet wurde. Darüber hinaus konnten die Forscher einen Signalstoff identifizieren, der von SRF reguliert wird und der im Gehirn eine Kommunikation zwischen Nervenzellen und Oligodendrozyten ermöglicht.

Insgesamt ist SRF nicht nur dafür zuständig, dass die Nervenfasern im Gehirn richtig gelenkt werden, sondern er sorgt auch dafür, dass sie mit der notwendigen Isolationsschicht aus Myelin umgeben werden. Diese grundlegenden Erkenntnisse tragen dazu bei, Aufbau und Funktion sowie die Regenerationsmöglichkeiten von Nervenzellen im Gehirn besser zu verstehen.

Nähere Informationen:

Die Veröffentlichung:
Christine Stritt, Sina Stern, Kai Harting, Thomas Manke, Daniela Sinske, Heinz Schwarz, Martin Vingron, Alfred Nordheim, Bernd Knöll: Paracrine control of oligodendrocyte differentiation by SRF-directed neuronal gene expression. Nature Neuroscience 2009 (Online-Vorabveröffentlichung 8. März, 19 Uhr, doi 10.1038/nn.2280)
Dr. Bernd Knöll
Interfakultäres Institut für Zellbiologie
Auf der Morgenstelle 15
72076 Tübingen
Tel.: (07071) 29-78898
Fax: (07071) 29-5359
E-Mail bernd.knoell[at] uni-tuebingen.de

Michael Seifert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de

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