Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleine RNAs verbinden Immunsystem und Gehirnzellen

11.11.2019

Geschlechtsspezifische Prozesse bei Schizophrenie und Bipolarer Störung

Seit kurzem erst weiß man von der hohen genetischen Ähnlichkeit der psychiatrischen Erkrankungen Schizophrenie und Bipolare Störung, deren krankheitsspezifische Veränderungen in Gehirnzellen mehr als 70 Prozent Überschneidung zeigen.


Die Abbildung zeigt das Netzwerk aus 212 microRNAs und den 12495 durch sie regulierten Genen, dekonstruiert zu vier Feldern nach ihren geschlechtsabhängigen Veränderungen.

Copyright: Sebastian Lobentanzer

Dies betrifft vor allem die Expression von Genen, das heißt, deren Ablesen zum Zweck der Übersetzung in funktionelle Proteine. Eine Studie, die in Kooperation zwischen dem Institut für Pharmakologie und klinische Pharmazie der Goethe-Universität (Prof. Jochen Klein) und dem Institut für Neurowissenschaften der Universität Jerusalem (Prof. Hermona Soreq) entstanden ist, zeigt nun geschlechtsspezifische Unterschiede bei diesen Veränderungen auf. Ebenfalls verändert sind zelluläre Kontrollmechanismen auf der Basis von kurzen, körpereigenen Nukleinsäureketten.

Eine besondere Rolle spielen microRNAs, eine spezielle Gruppe dieser kleinen Nukleinsäuremoleküle, die für eine umfassende Kontrolle der Genexpression in allen menschlichen Zellen bekannt sind. Ist ein Gen das Ziel einer solchen microRNA, kann dies zu einer deutlichen Einschränkung seiner Expression führen.

„Das Problem hierbei ist die enorme Vielfalt der Kombinationsmöglichkeiten“, sagt Sebastian Lobentanzer, der Erstautor der Publikation, die in der Zeitschrift Cell Reports erschienen ist. „Der Mensch besitzt etwa 2500 solcher microRNAs, und eine einzige kann hunderte, vielleicht sogar tausende Gene beeinflussen.“

Aus diesem Grund untersuchten die Wissenschaftler sowohl die Genexpression in den Gehirnen von Patienten als auch menschliche Nervenzellen in Zellkultur mit einer Kombination aus RNA-Sequenzierung und Bioinformatik.

Dabei fiel auf, dass sich die Expression von Genen des Immunsystems bei Männern und Frauen unterscheidet, vor allem in Bezug auf Zytokine, die Botenstoffe der Immunzellen. Im Zellkulturversuch an männlichen und weiblichen neuronalen Zellen verwendeten die Forscher Substanzen aus dieser Klasse und stellten eine Wandlung der Nervenzellen zu Neuronen cholinergen Typs fest (eine Klasse von Nervenzellen, die den Neurotransmitter „Acetylcholin“ verwendet).

Durch die Sequenzierung der microRNAs zu mehreren Zeitpunkten während dieses Prozesses konnte daraufhin ein umfängliches Bild der microRNA-Schnittstelle zwischen Immunsystem und Nervenzelle erstellt werden.

Die Wissenschaftler identifizierten 17 teils geschlechtsabhängig beteiligte Familien von microRNAs und erstellten ein umfassendes Netzwerk mit 12495 beeinflussten Genen. Durch ein mehrstufiges Auswahlverfahren wurden die einflussreichsten dieser microRNA-Familien bestimmt und in dezidierten Versuchen bestätigt. So wurden die beiden geschlechtsspezifisch exprimierten Familien mir-10 und mir-199 als Schnittstelle zwischen Zytokinen und cholinergen Funktionen identifiziert.

Psychiatrische Erkrankungen sind aufgrund ihrer hohen genetischen Komplexität und ihrer Unzugänglichkeit für herkömmliche Therapieformen ein wichtiges Feld für neue Therapieansätze. Die vorliegende Studie zeigt einerseits zelluläre Parallelen zu den schon lange bekannten, aber bislang unerklärten klinischen Unterschieden zwischen erkrankten Männern und Frauen auf.

Andererseits könnten Mechanismen auf der Basis von kleinen RNA-Molekülen neue Wege weisen, indem sie eine Vielzahl krankheitsrelevanter Gene beeinflussen – ein vielversprechender Ansatz auf der Suche nach Alternativen zu traditionellen Psychopharmaka. „Studien wie die unsere, die eine Darstellung aller Interaktionen der microRNAs erst möglich macht, sind der erste Schritt auf dem Weg zur Entwicklung neuer Arzneistoffe“, so Lobentanzer.

Publikation: Lobentanzer S, Hanin G, Klein J & Soreq H (2019). Integrative Transcriptomics Reveals Sexually Dimorphic Control of the Cholinergic/Neurokine Interface in Schizophrenia and Bipolar Disorder. CellReports. ElsevierCompany. 1–19. doi: 10.1016/j.celrep.2019.09.017.

Ein Bild zum Download finden Sie unter: www.uni-frankfurt.de/83258617

Bildtext:
Die Abbildung zeigt das Netzwerk aus 212 microRNAs und den 12495 durch sie regulierten Genen, dekonstruiert zu vier Feldern nach ihren geschlechtsabhängigen Veränderungen. (Copyright: Sebastian Lobentanzer)

Informationen: Sebastian Lobentanzer, wissenschaftlicher Mitarbeiter; Prof. Dr. Jochen Klein; Institut für Pharmakologie und Klinische Pharmazie, Campus Riedberg; lobentanzer@em.uni-frankfurt.de, klein@em.uni-frankfurt.de. https://slobentanzer.github.io/cholinergic-neurokine.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Sebastian Lobentanzer, wissenschaftlicher Mitarbeiter; Prof. Dr. Jochen Klein; Institut für Pharmakologie und Klinische Pharmazie, Campus Riedberg; lobentanzer@em.uni-frankfurt.de, klein@em.uni-frankfurt.de. https://slobentanzer.github.io/cholinergic-neurokine.

Originalpublikation:

Lobentanzer S, Hanin G, Klein J & Soreq H (2019). Integrative Transcriptomics Reveals Sexually Dimorphic Control of the Cholinergic/Neurokine Interface in Schizophrenia and Bipolar Disorder. CellReports. ElsevierCompany. 1–19. doi: 10.1016/j.celrep.2019.09.017.

Dr. Anke Sauter | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Chlamydien: Gierig nach Glutamin
03.08.2020 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Arzneimittelforschung: Erste rationale Strategie für die Entdeckung von „Molecular Glue Degraders“
03.08.2020 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

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: Künstliche Intelligenz & Einzelzellgenomik: Neue Software sagt das Schicksal einer Zelle vorher

Die Erforschung der Zelldynamik ermöglicht einen tieferen Einblick in die Entstehung und Entwicklung von Zellen sowie ein besseres Verständnis von Krankheitsverläufen. Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München und der Technischen Universität München (TUM) haben „scVelo“ entwickelt – eine auf maschinellem Lernen basierende Methode und Open-Source-Software, welche die Dynamik der Genaktivität in einzelnen Zellen prognostizieren kann. Damit können die Forscher den künftigen Zustand einzelner Zellen vorhersagen.

Herkömmliche Verfahren für die Einzelzellsequenzierung erlauben es, Erkenntnisse über Unterschiede und Funktionen auf zellulärer Ebene zu gewinnen - allerdings...

Im Focus: Perseiden: Die Sternschnuppen-Sommernächte im August

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) und des Hauses der Astronomie in Heidelberg -In diesem Jahr wird der Sternschnuppenstrom der Perseiden am Vormittag des 12. August seinen Höhepunkt erreichen. In den Nächten vom 11. auf den 12. und vom 12. auf den 13. August geht der Mond nach Mitternacht auf, so dass die späten Abendstunden nicht vom Mondlicht aufgehellt werden - ideal um nach den Perseiden Ausschau zu halten. Man blickt dazu in Richtung Osten, wo das Sternbild Perseus aufgeht, nach dem diese Sternschnuppen benannt wurden.

Der Hochsommer ist die Zeit der Sternschnuppen: Schon ab Mitte bis Ende Juli tauchen die ersten Sternschnuppen der Perseiden am Himmel auf, die aus dem dem...

Im Focus: Mit dem Lego-Prinzip gegen das Virus

HZDR-Wissenschaftler*innen erhalten millionenschwere Förderung für Corona-Forschung

Um die Corona-Pandemie zu bewältigen, stattet der Freistaat Sachsen ein Forschungsteam um Prof. Michael Bachmann vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf...

Im Focus: Im Einsatz für eine Welt ohne Narben

Hinter jeder Narbe steht eine Geschichte. Manchmal ist diese mit einer dramatischen Erfahrung verbunden: schwere Verletzungen, Operationen oder chronische Erkrankungen. Wenn es nach Dr. Yuval Rinkevich ginge, würden wir anstelle von Narben vielmehr über Regeneration sprechen, also der spurenlosen Wundheilung. Damit dies eines Tages Wirklichkeit wird, untersucht Rinkevich mit seinem Team am Helmholtz Zentrum München jeden einzelnen Aspekt der Wundheilung von Säugetieren, beginnend beim Embryo bis hin zum hohen Erwachsenenalter. Yuval Rinkevich erklärt, wie er sich eine Welt ohne Narben vorstellt.

Narben gehören zum natürlichen Wundheilunsgprozess des Körpers nach einer Verletzung. Warum wollen wir sie vermeiden?

Im Focus: TU Graz Forschende modellieren Nanopartikel nach Maß

Sogenannte Core-Shell-Cluster ebnen den Weg für neue effiziente Nanomaterialien, die Katalysatoren, Magnet- und Lasersensoren oder Messgeräte zum Aufspüren von elektromagnetischer Strahlung effizienter machen.

Ob bei innovativen Baustoffen, leistungsfähigeren Computerchips, bei Medikamenten oder im Bereich erneuerbarer Energien: Nanopartikel als kleinste Bausteine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

T-Shirts aus Holz, Möbel aus Popcorn – wie nachwachsende Rohstoffe fossile Ressourcen ersetzen können

30.07.2020 | Veranstaltungen

Städte als zukünftige Orte der Nahrungsmittelproduktion?

29.07.2020 | Veranstaltungen

»Conference on Laser Polishing – LaP 2020«: Der letzte Schliff für Oberflächen

23.07.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Chlamydien: Gierig nach Glutamin

03.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Arzneimittelforschung: Erste rationale Strategie für die Entdeckung von „Molecular Glue Degraders“

03.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Atome beim Fotoshooting

03.08.2020 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics