Eine mikro-RNA als Schlüsselregulator von Lernfähigkeit und der Alzheimer-Erkrankung

Proteine sind die molekularen Maschinen der Zelle. Sie transportieren Stoffe, spalten Produkte oder leiten Signale weiter – ihnen galt lange Zeit die volle Aufmerksamkeit der molekularbiologischen Forschung.

In den letzten zwei Jahrzehnten aber hat eine weitere Klasse von Molekülen eine steile Karriere hinter sich gebracht: Kleine RNA-Moleküle, zu denen auch die mikro-RNAs gehören. Mikro-RNAs, so weiß man heute, nehmen in der Regulation der Zellfunktion eine Schlüsselrolle ein.

„Eine mikro-RNA reguliert die Produktion von schätzungsweise 300-400 Proteinen. Wir sehen diese Molekülklasse als eine Art Schalter, um die Zellen koordiniert von einem Zustand in einen anderen zu bringen“, erklärt Prof. Dr. André Fischer, Wissenschaftler am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) und Sprecher des DZNE-Standorts Göttingen. Er und sein Team haben eine mikro-RNA identifiziert, die Lernprozesse reguliert und bei der Alzheimer-Erkrankung vermutlich eine zentrale Rolle spielt. In Maus-Modellen der Alzheimer-Erkrankung, so zeigten die Forscher, liegt zu viel der mikro-RNA „miRNA 34c“ vor, eine Herabsenkung der RNA kann die Lernfähigkeit der Mäuse wieder steigern. Damit haben die Wissenschaftler ein neues Zielmolekül identifiziert, das für die Diagnose und Therapie von Alzheimer von Bedeutung sein könnte. Die Forschungsarbeit entstand in Kooperation mit Wissenschaftlern des European Neuroscience Institutes Göttingen, der Universität Göttingen, des DZNE-Standorts München und Forschern aus der Schweiz, USA und Brasilien.

Identifiziert wurde miRNA 34c in einem hochkomplexen Verfahren namens „massive parallel sequencing“. Fischer und seine Kollegen erfassten mit dieser Technologie den Gesamtbestand der RNA im Hippocampus – der Lernregion des Gehirns – und verglichen diesen mit dem RNA-Bestand des gesamten Gehirns. miRNA 34c, so zeigten sie, ist im Hippocampus angereichert – vor allem in einer Zeitpanne von einigen Stunden nach einer Lernphase. „Wir vermuten, dass Mikro-RNA 34c gebraucht wird, um viele Genprodukte, die beim Lernen eingeschaltet werden, wieder abzuschalten“, so Fischer. Zu viel miRNA 34c würde dann zu einer Lernblockade führen – und genau dies zeigte sich in Experimenten. In alten Mäusen, die nicht mehr so gut lernen, wie ihre jüngeren Artgenossen, war in der Tat zu viel miRNA 34c vorhanden. Auch in Mäusen, die in der Forschung als Modelle der Alzheimer-Erkrankung genutzt werden, war der miRNA 34c-Pegel zu hoch. Diese Mäuse tragen eine Genmutation, die auch in Menschen Alzheimer auslösen kann, und zeigen Störungen der Gedächtnisfunktion. Darüber hinaus scheint nicht nur in Mäusen miRNA34c eine Rolle zu spielen – auch in Gehirnen von Alzheimer-Patienten, so zeigten Fischer und seine Kollegen, ist miRNA 34c angereichert.

Dass miRNA 34c auch wirklich ursächlich an der Pathogenese der Alzheimer-Erkrankung und an Gedächtnisstörungen beteiligt ist, zeigten die Forscher in zwei weiteren Mausexperimenten. Wird der miRNA 34c-Pegel in normalen Mäusen künstlich angehoben, führt dies zu Gedächtnisstörungen bei den Tieren. Zum anderen, so zeigten Fischer und seine Kollegen, lässt sich durch ein Herabsetzen des miRNA 34c-Pegels die Lernfähigkeit in den Mausmodellen der Alzheimer-Erkrankung und in alten Mäusen wieder normalisieren. „Neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer gehen mit vielen Faktoren einher. Wir hoffen, mit miRNA 34c einen der wichtigen Vermittler der Pathogenese getroffen zu haben“, sagt Fischer, „Micro-RNA 34c wäre damit ein guter Kandidat für die Entwicklung von Medikamenten gegen Alzheimer“.

Originalpublikation:
Athanasios Zovoilis, Hope Y Agbemenyah, Roberto C Agis-Balboa, Roman M Stilling,Dieter Edbauer, Pooja Rao, Laurent Farinelli, Ivanna Delalle, Andrea Schmitt, Peter Falkai, Sanaz Bahari-Javan, Susanne Burkhardt, Farahnaz Sananbenesi1 & Andre Fischer. Micro-RNA-34C is a novel target to treat dementias. EMBO J. advance online publication 23 September 2011; doi:10.1038/emboj.2011.3272011.327
Kontaktinformation:
Prof. Dr. André Fischer
Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
c/o Abteilung Psychiatrie and Psychotherapie
Universitätsmedizin Göttingen
Tel.: +49 (0) 551 / 3910378
Email: andre.fischer@dzne.de
Dr. Katrin Weigmann
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
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Mobil: +49 (0) 173 / 5471350
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