Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Partnerschaft zwischen Genen beeinflusst die Gehirnentwicklung

14.02.2011
Das menschliche Gehirn enthält rund hundert Milliarden Nervenzellen. Während der Entwicklung muss sich jede dieser Zellen mit ganz bestimmten anderen Zellen verbinden, damit ein funktionierender Organismus entsteht. Doch wie wissen die Nervenzellen, wohin sie wachsen und mit wem sie in Kontakt treten müssen?
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie fanden jetzt heraus, dass Nervenzellen im Fliegenhirn erst durch das Zusammenspiel zweier Gene erkennen können, wann sie ihr Zielgebiet erreicht haben. Ähnliche Mechanismen spielen vermutlich auch bei der Entwicklung des Wirbeltiergehirns eine Rolle und könnten für das Verständnis bestimmter Entwicklungsstörungen wichtig sein.

Das visuelle System der Fruchtfliege: Die Nervenzellen der Fotorezeptoren (grün) im Fliegen-Komplexauge schicken ihre Axone zu den optischen Ganglien im Gehirn. Wissenschaftler fanden nun heraus, dass die Axone erst durch das Zusammenspiel von zwei Genen erkennen können, wann sie ihr Zielgebiet erreicht haben. © Max-Planck-Institut für Neurobiologie/Suzuki

Das Nervensystem ist ein Wunder an Komplexität.

Im Laufe der Embryonalentwicklung entstehen Millionen bis hin zu vielen Milliarden Nervenzellen. Jede einzelne dieser Zellen vernetzt sich mit ihren Nachbarzellen und schickt dann ein langes Verbindungskabel, das Axon, in eine ganz andere Gehirnregion. Ist das Axon in seinem Zielgebiet angekommen, verknüpft er sich mit den dort ansässigen Nervenzellen. So entsteht eine Verarbeitungskette, die es uns zum Beispiel ermöglicht eine Tasse zu sehen, sie als solche zu erkennen, unsere Hand nach ihr auszustrecken und sie zu ergreifen. Hätten sich irgendwo auf dem Weg vom Auge zur Hand die falschen Nervenzellen verbunden, könnten wir den Kaffee in der Tasse nicht erreichen.

Es ist somit ganz essenziell, dass sich die richtigen Nervenzellen untereinander verbinden. Doch woher weiß das Axon, wann es aufhören sollte zu wachsen, um sich mit den umgebenden Zellen zu verknüpfen? Dieser Frage gingen Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie mit Kollegen aus Kyoto auf den Grund. Sie untersuchten das visuelle System der Fruchtfliege und schauten sich ganz genau die Funktion der Gene an, die an der Entwicklung dieses Systems beteiligt sind.

Wie die Neurobiologen jetzt in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience berichten, kann sich das visuelle System der Fruchtfliege nur dann richtig entwickeln, wenn zwei Gene zusammenarbeiten - die Gene, die für die Produktion der Proteine "Golden Goal" und "Flamingo" zuständig sind. Diese beiden Proteine befinden sich an der Spitze eines wachsenden Axons. Von hier sammeln sie Informationen über ihre Umgebung wahrscheinlich direkt aus dem umgebenden Gewebe. Das Verhalten dieser Proteine ermöglicht es den Nervenzellen, ihren Weg zu finden und ihr Ziel zu erkennen. Wie die Studie zeigte kommt es zum Chaos, wenn nur eines der beiden Gene aktiv, oder wenn ihr Zusammenspiel nicht richtig aufeinander abgestimmt ist: Die Axone stellen irgendwo unterwegs ihr Wachstum ein und können ihr Zielgebiet nicht erreichen.

"Wir gehen davon aus, dass ähnliche Mechanismen auch bei der Entwicklung von anderen Organismen – bis hin zum Menschen – eine Rolle spielen", erklärt Takashi Suzuki, der Leiter der Studie. "Wir sind jetzt auf einem guten Weg zu verstehen, wie wir diese Zellen manipulieren können, damit sie auch sicher bis in ihr Zielgebiet wachsen." Dieses Wissen ist eine wichtige Grundlage für spätere Therapien bei Entwicklungsstörungen, die auf einem irregeleiteten Wachstum von Nervenzellen basieren. Auch als Orientierungshilfe für erneut auswachsende Nervenzellen nach einer Verletzung kann dieses Wissen bedeutend sein.

Originalveröffentlichung:
Hakeda-Suzuki S*, Berger-Mueller S*, Tomasi T, Usui T, Horiuchi S, Uemura T, Suzuki T
(*vergleichbarer Beitrag)
Golden Goal Collaborates with Flamingo in Conferring Synaptic-Layer Specificity in the Visual System Nature Neuroscience, 13. Februar 2011
Dr. Stefanie Merker
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Telefon: +49 89 8578-3514
E-Mail: merker@neuro.mpg.de

Dr. Stefanie Merker | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http:///www.mpg.de/1149119/sehsystem_fliege
http://www.neuro.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Nervenkrankheit ALS: Mehr als nur ein Motor-Problem im Gehirn?
16.01.2017 | Leibniz-Institut für Neurobiologie

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: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie