Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der Motor der Gehirnentwicklung

05.11.2009
Das Protein Myosin trägt nicht nur dazu bei, dass sich Muskeln kontrahieren. Es ist auch für die Verschiebung des Kerns in Nervenstammzellen zuständig. Dies ermöglicht es dem Gehirn zu wachsen

Es ist das faszinierendste aller Organe: das menschliche Gehirn. Wie sich aus einfachen Zellschichten ein komplexes Organ entwickelt, erforscht Wieland Huttner, Direktor am Dresdner Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG).

"Bei diesem Organ gilt: Size matters! - die Größe ist entscheidend". Denn Gehirngröße wird mit Intelligenz in Verbindung gebracht, und das menschliche Gehirn ist um ein Vielfaches größer als das von Säugetieren vergleichbarer Größe. Bei seiner Entwicklung müssen also zunächst sehr viele Zellen gebildet werden. Aus einer einfachen Zellschicht (Epithel) entsteht dann ein komplexes Netzwerk, ein vielschichtiges Gehirngewebe. Einen wichtigen Schritt bei der Gehirnentwicklung haben nun die Zellbiologen in Dresden aufgeklärt. (PNAS, 22. September 2009)

Während der Gehirnentwickung teilen sich neurale Stammzellen in einer bestimmten Zone des Gehirns, der Ventrikularzone. Damit möglichst viele Stammzellen entstehen, muss der Zellkern der neugebildeten neuralen Stammzellen zunächst von der Oberfläche des Gewebes wegwandern, um Platz für weitere Zellteilungen zu schaffen. Dieser "Trick" jedoch reicht nicht für Gehirne von Säugetieren aus, und so ist in der Evolution eine zweite Zellschicht unterhalb der Ventrikularzone entstanden, die Subventrikularzone, in der die aus neuralen Stammzellen hervorgegangenen neuronalen Vorläuferzellen die Nervenzellen der Gehirnrinde bilden.

Wie aber werden die Kerne von neuralen Stamm- und neuronalen Vorläuferzellen dorthin bewegt? Das Team um Huttner kann nun genau erklären, wie das geschieht: Die Evolution scheint das erfolgreiche Konzept der Muskelkontraktion mithilfe der Motorproteine Myosin und Aktin auch dafür zu nutzen, um Kernwanderungen zu ermöglichen.

Die Wissenschaftler standen dabei vor der Herausforderung, ein geeignetes Modell zu finden, um das Cytoskelett, das auch bei der Zellteilung eine wesentliche Rolle spielt, zu manipulieren. Dabei sollte auf keinen Fall die Zellteilung beeinträchtigt werden. "Wir haben es geschafft, das Gehirngewebe eines Mausembryos im Reagenzglas so zu kultivieren, dass die Entwicklung der Hirnrinde wie in der Gebärmutter abläuft", sagt Huttner. "So konnten wir gezielt die Aktivität von Myosin hemmen, ohne dabei den Zellzyklus zu beeinflussen."

Die Experimente zeigten, dass die Zellkerne nur bei ausreichender Aktivität des Motorproteins Myosin II in die richtige Richtung wandern und so eine erhöhte Zahl der Zellteilungen ermöglichen. Interessanterweise ist Myosin für beide Prozesse verantwortlich, für die Wanderung des Kerns neuraler Stammzellen weg von der Gewebeoberfläche und für die Kernwanderung neuronaler Vorläuferzellen in die Subventrikularzone.

Zwei grundlegende Kennzeichen der Entwicklung des zentralen Nervensystems von Säugetieren hängen also von ein und derselben Maschinerie sowie denselben zellbiologischen Prozessen ab: die Anordnung der Zellkerne wie in einem mehrschichtigen Epithel, obwohl die Ventrikularzone einschichtig ist, sowie die Ausbildung der Subventrikularzone, die ganz charakteristisch für das Großhirn bei Säugetieren ist.

Originalveröffentlichung:

Judith Schenk, Michaela Wilsch-Bräuninger, Federico Calegari, Wieland B. Huttner
Myosin II is required for interkinetic nuclear migration of neural progenitors
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 22. September 22, 2009, vol. 106, pp. 16487-16492; doi:10.1073/pnas.0908928106, 2009

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Prof. Dr. Wieland Huttner
Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik, Dresden
Tel.: +49 351 210 1500
Fax: +49 351 210 1600
E-Mail: huttner@mpi-cbg.de

Barbara Abrell | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpi-cbg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise