Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gen-Fragmente steuern Hirnentwicklung

14.04.2015

Zellen schneidern ein Nervenkostüm: Die bruchstückhafte Abschrift eines Gens lässt Hirnzellen so reifen, dass sie Vernetzungen bilden können, um Erfahrungen zu verarbeiten. Das berichten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um den Marburger Biochemiker Professor Dr. Gerhard Schratt vorab in der Online-Ausgabe des Fachblatts „Nature Neuroscience“, die am 13. April 2015 erschien. Das untersuchte Gen beeinflusst Entwicklungsstörungen wie Autismus.

Die Autoren untersuchten die Produkte eines Gens, das in Hirnzellen aktiv ist: Ube3a. „Wir haben eine Funktion von Ube3a gefunden, die unabhängig von dem Protein ist, dessen Bauplan das Gen enthält“, erklärt Versuchsleiter Gerhard Schratt. Autistische Patienten tragen mit erhöhter Wahrscheinlichkeit mehr Kopien des Gens als üblich.


Fehlt einer Nervenzelle die Ube3a1-RNA (re.), so wachsen vermehrt Dendriten, während sich die Dornen ...

(Mikroskopische Aufnahme: AG Schratt)

Wird ein Gen in ein Protein umgesetzt, so bildet die Zelle zunächst eine Abschrift – als würde man ein Rezept aus einem Kochbuch abschreiben. Die Zelle nutzt dieses sogenannte RNA-Transkript dann als Bauplan für das Protein. In jüngster Zeit sind RNA-Transkripte selbst vermehrt in den Fokus der lebenswissenschaftlichen Forschung gerückt, da sie auch an der Steuerung zellulärer Prozesse beteiligt sind.

Die RNA-Transkripte von Ube3a liegen in verschiedenen Versionen vor. Sie kommen dadurch zustande, dass die zelluläre Maschinerie unterschiedliche Abschnitte der RNA zusammenfügt. Das Ergebnis kann die gesamte Bauanleitung des Ube3a-Proteins umfassen (Transkript Ube3a2/3), aber auch verkürzt sein (Ube3a1). Welche Aufgaben die verschiedenen Varianten erfüllen, war bislang unklar.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchten, welche Funktion das verkürzte Ube3a1-Transkript in Hirnzellen hat, die neuronale Schaltkreise bilden. Wie das Team herausfand, kommt Ube3a1 in den Zellfortsätzen vor, die zur Vernetzung dienen, den sogenannten Dendriten.

Fehlt die RNA, so kommt es zum ungebremsten Wachstum von Dendriten, außerdem verzögert sich die Reifung der dendritischen Dornen. Dabei handelt es sich um charakteristische Ausstülpungen, an denen die meisten Synapsen enden. Die Folge ist eine gestörte Kommunikation zwischen den Nervenzellen.

„Junge Nervenzellen enthalten nur geringe Mengen der Ube3a1-RNA, im Gegensatz zum Ube3a-Protein; dies erlaubt das Wachstum der Zellfortsätze, während es die vorzeitige Reifung von Dornen verhindert“, erläutert Versuchsleiter Gerhard Schratt die Bedeutung der Befunde. Steigern die Nervenzellen ihre Aktivität, so steigt die Ube3a1-Konzentration, wodurch die Zellen ihre Entwicklung umstellen: vom Dendritenwachstum zur Reifung der Dornen.

„Autistische Patienten weisen häufig Neuronen auf, deren Dendriten und Dornen abgewandelt sind“, erklärt Schratt; „möglicherweise liegt dies daran, dass der Ube3a1-Gehalt in diesen Zellen bereits in der frühen Entwicklung hoch ist, zum Beispiel aufgrund überzähliger Genkopien.“

Gerhard Schratt leitet das Institut für Physiologische Chemie am Fachbereich Medizin der Philipps-Universität. Er koordiniert das Schwerpunktprogramm 1738 der Deutschen Forschungsgemeinschaft zum Thema „Die Rolle von nicht-kodierenden RNAs in der Entwicklung, Plastizität und bei Erkrankungen des Nervensystems“.

Neben Schratts Arbeitsgruppe sind auch Psychologen um Professor Dr. Rainer Schwarting von der Philipps-Universität sowie Bioinformatiker des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns in Köln an der aktuellen Publikation beteiligt. Die zugrundeliegende Forschungsarbeit wurde durch die Europäische Union, die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die Von Behring-Röntgen-Stiftung sowie das Universitätsklinikum Gießen-Marburg finanziell gefördert.

Originalveröffentlichung: Jeremy Valluy & al.: A coding-independent function of an alternative Ube3a transcript during neuronal development, Nature Neuroscience, 13. April 2015, DOI: 10.1038/nn.3996

Weitere Informationen:
Ansprechpartner: Professor Dr. Gerhard Schratt,
Institut für Physiologische Chemie
Tel.: 06421 28-65020, -65021 (Sekretariat),
E-Mail: gerhard.schratt@Staff.Uni-Marburg.de
Internet: http://www.uni-marburg.de/fb20/physiolchemie

Johannes Scholten | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Salmonellen als Medikament gegen Tumore
23.10.2017 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

nachricht Add-ons: Was Computerprogramme und Proteine gemeinsam haben
23.10.2017 | Universität Regensburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften

Neues Sensorsystem sorgt für sichere Ernte

23.10.2017 | Informationstechnologie

Salmonellen als Medikament gegen Tumore

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie