Die Entdeckung von Nervenzellen kann die Behandlungsoptionen für Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen verbessern
Eine Entdeckung, die die Behandlungsoptionen für Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen verbessern könnte, wurde von Wissenschaftlern des King’s College London und der University of Bath im Vereinigten Königreich gemacht.
Dieser Befund konzentriert sich auf ein Molekül, das eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Nervenzellen spielt und von dem bekannt ist, dass es bei Fehlfunktionen zu Krankheiten beiträgt. Früher wurde angenommen, dass dieses Molekül auf den Zellkern beschränkt ist (die Organelle, die die DNA einer Zelle enthält und durch eine Membran vom Rest der Zelle getrennt ist), aber diese neue Studie bestätigt frühere Erkenntnisse desselben Teams, dass dies auch möglich ist im Zytoplasma (wässriges Inneres einer Zelle) gefunden werden. Die Studie zeigt auch zum ersten Mal, dass der zytoplasmatische Pool dieses Proteins funktionell aktiv ist.
Diese Erkenntnis hat wichtige Auswirkungen auf die Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer und Motoneuronerkrankungen.
Die in Current Biology beschriebene Entdeckung wurde von Professor Corinne Houart am King’s College London in Zusammenarbeit mit Dr. Nikolas Nikolaou vom Department of Life Sciences in Bath gemacht.
Verlust der Nervenfunktion
Wissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass Spleißproteine – die in dieser Forschung untersuchten Moleküle – manchmal aggregieren und unlösliche Komplexe im Zytoplasma der Zelle bilden können, und dass diese Komplexe die Funktion eines Neurons (Nervenzelle) stören und schließlich das Neuron verursachen können Funktion verlieren und degenerieren. Diese Studie ist jedoch die erste, die zeigt, dass ein wichtiges Spleißprotein innerhalb von Protein/Messenger-RNA-Komplexen (bekannt als RNA-Granulate) innerhalb der Axone von Nervenzellen gefunden werden kann.
Axone sind die langen Vorsprünge, die elektrische Impulse vom Körper der Nervenzelle wegleiten, Neuronen mit benachbarten Neuronen verbinden oder Informationen von Neuronen an Gewebe im Körper (z. B. Muskeln oder Haut) übertragen. Axon-Dysfunktion ist bekanntermaßen die Ursache vieler fortschreitender neurologischer Störungen, so dass die Entdeckung von Spleißproteinen in diesem Teil der Nervenzelle Hinweise auf den Mechanismus gibt, der zu Krankheiten führen könnte.
Formung des Boten-RNA-Moleküls
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Die Forscher fanden heraus, dass das Spleißprotein SNRNP70 an Boten-RNA-Stränge (mRNA) bindet und diese anschließend formt. Diese Stränge tragen genetische Informationen von der DNA im Zellkern zum Zytoplasma der Zelle. Aus den Informationen der mRNA entstehen weitere Proteine, die Bausteine des Lebens. Das Team entdeckte auch, dass das Spleißprotein benötigt wird, damit sich die mRNA vom Körper der Nervenzelle entlang der Axone zu periphereren Teilen eines Neurons bewegen kann.
Zu dieser Forschung, die Zebrafische als genetisches Modellsystem verwendet, sagte Dr. Nikolaou: „Als wir in die Funktion des Spleißproteins eingriffen, sahen wir, dass sich Motoneuronen nicht gut bildeten. und sie verloren andere wichtige Verbindungen. Diese Art von Verhalten wird auch bei der menschlichen Neurodegeneration beobachtet. Als SNRNP70 jedoch nur in das Zytoplasma und die Axone dieser Neuronen wieder eingeführt wurde, reichte es aus, um die motorische Konnektivität und die neuronale Funktion wieder wiederherzustellen.“
Obwohl es sich um einen kleinen Süßwasserfisch handelt, ist der Zebrafisch eine Art mit einem Nervensystem, das dem des Menschen bemerkenswert ähnlich ist.
In der nächsten Phase dieser Forschung plant Dr. Nikolaou, die genaue Funktion dieses Proteins in Axonen zu erforschen. „Wir wissen, dass Proteine mit anderen Proteinen interagieren, also mit welchen Proteinen interagiert dieses Molekül? Und was passiert, wenn wir diese Komplexe aus dem Zytoplasma entfernen – wie wirkt sich das auf die Neuronenfunktion aus?“
Da wir nun wissen, dass diese Arten von Molekülen eine Funktion außerhalb des Zellkerns haben, müssen wir uns der Neurodegeneration aus einem anderen Blickwinkel nähern und uns fragen, wie diese krankheitsverursachenden Aggregate die Funktion dieser Proteine nicht nur im Zellkern, sondern auch im Zytoplasma beeinträchtigen und welche Rolle sie beim Abbau von Neuronen spielen. Das ist etwas, worüber vorher nicht nachgedacht wurde.“
Dr. Nikolas Nikolaou, Institut für Biowissenschaften, Universität Bath
Quelle:
Referenz:
Nikolaou, N., et al. (2022)Zytoplasmatischer Pool des U1-Spleißosomenproteins SNRNP70 formt das axonale Transkriptom und reguliert die motorische Konnektivität. Aktuelle Biologie. doi.org/10.1016/j.cub.2022.10.048.
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