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 Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa
27.02.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

nachricht Neurobiologie - Vorausschauend teilen
27.02.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Poseidon goes Politics – Wer oder was regiert die Ozeane?

27.02.2017 | Veranstaltungen

Fachtagung Rapid Prototyping 2017 – Innovationen in Entwicklung und Produktion

27.02.2017 | Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herz-Untersuchung: Kontrastmittel sparen mit dem Mini-Teilchenbeschleuniger

27.02.2017 | Medizintechnik

Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa

27.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wenn der Schmerz keine Worte findet - Künstliche Intelligenz zur automatisierten Schmerzerkennung

27.02.2017 | Medizintechnik