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 Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie