MikroRNAs: Schlüssel zur Entwicklung von Purkinje-Zellen und Autismusforschung

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Rolle von MikroRNAs in der Gehirnentwicklung wird zunehmend als entscheidend erkannt, insbesondere in Bezug auf seltene Neuronen wie die Purkinje-Zellen, die mit Bewegungs- und Entwicklungsstörungen in Verbindung stehen.

Die jüngste Forschung des Scripps Research Institute hat die bedeutende Rolle von MikroRNAs bei der Entwicklung von Purkinje-Zellen im Gehirn aufgezeigt. Diese winzigen Regulatoren der Genexpression sind entscheidend für das Wachstum und die Vernetzung dieser seltenen Neuronen, die mit Bewegungs- und neurodevelopmentalen Störungen in Verbindung gebracht werden. Durch den Einsatz fortschrittlicher genetischer Werkzeuge konnten die Forscher zeigen, dass das Ausschalten von MikroRNAs in bestimmten Entwicklungsphasen das Wachstum der Zellen und ihre Fähigkeit, wichtige Verbindungen zu bilden, beeinträchtigt.

Besonders hervorzuheben sind die MikroRNAs miR-206 und miR-133, die Gene ansteuern, die das Wachstum und die Verzweigung von Purkinje-Zellen regulieren. Diese Entdeckungen eröffnen neue Möglichkeiten, zu verstehen, wie Störungen in MikroRNA-Netzwerken zu Bedingungen wie Autismus beitragen könnten. Die Studie, die online in der Fachzeitschrift Neuron veröffentlicht wurde, könnte helfen, die komplexen Ursprünge dieser Zustände zu entschlüsseln und gleichzeitig aufzeigen, wie MikroRNAs an Alterungsprozessen, Plastizität und anderen wichtigen Gehirnprozessen beteiligt sind.

Die Forschung zeigt, dass MikroRNAs in zwei verschiedenen Entwicklungsstadien der Purkinje-Zellen von entscheidender Bedeutung sind. Das Ausschalten von MikroRNAs in der ersten Woche nach der Geburt führte zu weniger komplexen dendritischen Arbors und einem kleineren Kleinhirn. Im Gegensatz dazu verhinderte das Ausschalten von MikroRNAs in der dritten Woche nach der Geburt, dass die Purkinje-Zellen synaptische Verbindungen mit Kletterfasern bildeten. Diese Erkenntnisse beleuchten, wie MikroRNAs das präzise Timing verschiedener Aspekte der Purkinje-Zellentwicklung steuern, die zuvor als gleichzeitig ablaufend galten.

In Zusammenarbeit mit Ian MacRae, Professor für integrative strukturelle und computergestützte Biologie am Scripps Research, entwickelten die Forscher ein Mausmodell, um zu identifizieren, welche Gene von den MikroRNA-Molekülen anvisiert werden. Dabei wurden zwei MikroRNAs identifiziert, die für die Entwicklung von Purkinje-Zellen entscheidend sind: miR-206 und miR-133. Diese MikroRNAs zielen auf Gene wie Shank3, Prag1, Vash1 und En2 ab, die als „Bremsen“ für das Zellwachstum fungieren. Wenn MikroRNA an diese Ziele bindet, werden die Bremsen gelöst, was das Wachstum der dendritischen Arbors der Purkinje-Zellen ermöglicht.

Einige dieser Genziele wurden bereits zuvor mit neurodevelopmentalen Störungen in Verbindung gebracht. Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass es Fälle geben könnte, in denen die Dysregulation von MikroRNA-Zielnetzwerken in bestimmten Gehirnregionen ursächlich für einige dieser Krankheiten sein könnte. Die Forscher planen, diese Mechanismen in zukünftigen Studien weiter zu untersuchen.

Mit den neuen Werkzeugen, die in dieser Studie entwickelt wurden, plant das Team, die Rolle von MikroRNAs in der Entwicklung, der neuronalen Plastizität und dem Altern weiter zu erforschen. Diese Werkzeuge eröffnen viele neue Möglichkeiten für die Forschung und könnten in der gesamten Wissenschaftsgemeinschaft breite Anwendung finden.

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