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Wissenschaftler entdecken neue Wege, wie ALS Nervenzellen tötet
Eine Studie, die einen übersehenen Bereich der ALS-Forschung oder der Lou-Gehrig-Krankheit untersucht, zeigt einen neuen Weg auf, wie der verheerende und unheilbare neurologische Zustand Nervenzellen tötet.
Die Entdeckung betrifft Fehler in einem Protein namens FUS, das eine wichtige Rolle bei der Übertragung essentieller proteinbildender Stoffe an Zellen im Gehirn und im Rückenmark spielt.
Die Forscher hinter der Entdeckung, darunter Mitglieder der Universität von Toronto in Kanada und der Universität von Cambridge in Großbritannien, berichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Neuron.
Sie deuten darauf hin, dass die Studie einen wichtigen Schritt vorwärts bei der Suche nach einer wirksamen Behandlung der amyotrophen Lateralsklerose (ALS) und der frontotemporalen Demenz, einer weniger häufigen Form der Demenz, die die Frontallappen des Gehirns schädigt, darstellen könnte.
Leitender Autor und Professor Peter St. George-Hyslop, ein Mediziner, Neurologe und Molekulargenetiker, der an beiden Universitäten die Forschung zu neurodegenerativen Erkrankungen leitet, sagt:
"Das sind schreckliche Krankheiten - je mehr wir darüber wissen, wie sie funktionieren, desto schneller werden wir Behandlungen oder sogar eine Heilung finden."
ALS - auch bekannt als Lou Gehrig-Krankheit nach dem berühmten Baseballspieler, der der Krankheit erlag - zerstört die Motorneuronen, die Gehirnzellen, die die Muskelbewegung kontrollieren.
Menschen mit ALS werden allmählich schwächer und verlieren ihre Fähigkeit zu sprechen, zu schlucken und zu atmen. Die meisten leben nur 2-5 Jahre nach der Diagnose. Der berühmte theoretische Physiker Stephen Hawking - der seit über 50 Jahren mit ALS zusammenlebt - ist eine seltene Ausnahme.
In vielen Fällen scheint ALS durch eine Anhäufung toxischer Proteine ??ausgelöst zu werden, die Neuronen im Gehirn und im Rückenmark abtöten.
In den letzten Jahren haben Forscher ALS auch mit Mutationen in Genen verknüpft, die für RNA-bindende Proteine ??kodieren - Moleküle, die an RNA binden (Ribonukleinsäure, die von DNA kopierte genetische Information trägt), um viele Aspekte der Genregulation zu steuern: Gene auf und schalten aus, oder erhöhen und verringern ihren Ausdruck. RNA ist auch wichtig für die Proteinsynthese in Zellen.
"Irreversible fibrilläre Hydrogele drosseln den Nerv"
Ein RNA-bindendes Protein, das von solchen Mutationen betroffen ist - genannt FUS - baut gewöhnlich im Gehirn und Rückenmark von ALS-Patienten auf, aber es wurde nicht als Ursache der Krankheit angenommen, da es sich von den klar toxischen Klumpen von Tau unterscheidet. Amyloid- und Alpha-Synuklein-Proteine, die sich immer bei Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und einigen Formen von Demenz bilden.
Bei gesunden Menschen spielt FUS normalerweise eine wichtige Rolle beim Transport von essentiellen Chemikalien und Signalen im Gehirn und im Rückenmark. Es hat eine einzigartige Eigenschaft mit einigen anderen RNA-bindenden Proteinen, die sie vom Durchschnitt unterscheiden.
Das Unterscheidungsmerkmal ist die Fähigkeit, von einer Flüssigkeit zu einem Gel und zurück zu einer Flüssigkeit zu wechseln. Es scheint, dass diese Eigenschaft FUS hilft, Materialien zu sammeln, die Nervenzellen benötigen, um neue Proteine ??herzustellen und sie in ordentlichen Verpackungen am Rand der Zellen zu deponieren.
Auf der Durchreise nimmt FUS die Form eines Gels an, und wenn es seine Ladung abgibt, verwandelt es sich in eine Flüssigkeit.
Dieses einzigartige Merkmal scheint für bestimmte Teile von Zellen wichtig zu sein, um die präzisen Materialien zu erhalten, die sie schnell und effizient benötigen - insbesondere sehr große Zellen, wie jene im Rückenmark, die mehr als einen Meter lang sein können.
Das Team fand heraus, dass eine Mutation in dem Gen, das für FUS kodiert, seine Fähigkeit beeinflusst, sich von einem Gel in eine Flüssigkeit zu verwandeln. Mutiertes FUS bildet sehr dicke "irreversible fibrilläre Hydrogele", die sich nicht zu Flüssigkeiten zurückbilden. Prof. St. George-Hyslop erklärt, was das bewirkt:
"Dies tötet den Nerv, indem es es drosselt und verhindert, dass es neues Protein in den Teilen der Zelle produziert, die es dringend brauchen. Die Mutationen zwingen den Gelierungsprozess dazu, weiter zu gehen, als es hätte gehen sollen."
Die Forscher glauben, dass eine Lösung darin gefunden werden kann, eine übermäßige Verdickung - oder Umkehrung der Erstarrung - des Gels zu verhindern. Dies könnte ein Weg für eine wirksame Behandlung von ALS und frontotemporaler Demenz sein - beides Erkrankungen, bei denen Mutationen in FUS zu diesem Effekt führen.
Die Entdeckung könnte auch einen Weg für andere Arten von ALS bieten, bei denen andere gelbildende RNA-bindende Proteine ??ebenfalls erstarren, schlussfolgern sie.
Die Studie folgt einer früheren Entdeckung, dass Medizinische Nachrichten heute berichtet im Januar 2015, wo in der Zeitschrift Zerebraler KortexForscher beschreiben, einen Zellmechanismus zu finden, der eine Schlüsselrolle bei ALS spielt.
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