Wissenschaftler enthüllen einen Mechanismus, der erklärt, wie ein einzelnes Gen die Entwicklung des Gehirns steuert

Die Entwicklung des Gehirns ist das Ergebnis einer großen Anzahl von Genen, die die Differenzierung von Stammzellen in verschiedene Arten von Gehirnzellen koordinieren. Nun zeigt eine neue Studie, dass das Gen NeuroD1 nicht nur in Hirnstammzellen exprimiert wird, sondern auch als Hauptregulator dieses komplexen Prozesses fungiert.
Die Forscher sagen, NeuroD1 schafft eine epigenetische Erinnerung in der Zelle, wie sie differenzieren sollte, wenn sich die Entwicklung des Gehirns entfaltet.

Berichterstattung in der Das EMBO-JournalForscher des Instituts für Molekulare Biologie (IMB) in Mainz beschreiben, wie sie den komplizierten Mechanismus, durch den NeuroD1 die Bildung von Gehirnzellen vorantreibt, entwirren.

Sie glauben, dass ihre Ergebnisse nicht nur das Verständnis darüber verbessern, wie sich das Gehirn entwickelt und neue Zellen bildet, sondern sie könnten auch helfen, regenerative Behandlungen für die Parkinson-Krankheit und andere neurodegenerative Erkrankungen zu entwickeln.

Bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer nimmt die Gehirnfunktion aufgrund von Zellverlusten ab, die sich nicht selbst ersetzen können, so dass der Schaden dauerhaft ist.

Ziel der regenerativen Medizin ist es, verloren gegangene Zellen aufzufüllen - zum Beispiel durch Replikation, wie der Körper während der Entwicklung neue Zellen bildet.

Aber das Gehirn ist ein komplexes Organ, und wir wissen nicht viel über seine Entwicklung auf molekularer Ebene.

Die Forscher am IMB untersuchten die Rolle, die NeuroD1 in der Gehirnentwicklung spielt. Sie hatten bereits festgestellt, dass das Gen zu Beginn des Entwicklungsprozesses des Gehirns aktiv ist.

Master-Gen erzeugt "epigenetisches Gedächtnis" in Zellen

In der neuen Studie fanden die Forscher heraus, dass NeuroD1 wie ein Meisterschalter funktioniert, der den Gehirnentwicklungsprozess startet.

Sie fanden heraus, dass NeuroD1 andere Gene kontrolliert, indem sie ihren "epigenetischen" Zustand verändert - ohne die zugrundeliegende DNA zu verändern. Es hinterlässt Marker auf den Genen, die zeigen, ob sie ein- oder ausgeschaltet sind und wie sie gelesen werden.

Ein weiteres wichtiges Merkmal, das sie entdeckt haben, ist jedoch, dass NeuroD1 diesen Prozess auch dann noch beeinflusst, wenn er ausgeschaltet wird. Die epigenetischen Marker, die er auf den anderen Genen hinterlässt, sind permanent.

Es ist, als ob NeuroD1 in der Zelle ein "epigenetisches Gedächtnis" erzeugt, wie es sich differenzieren sollte, wenn sich die Entwicklung des Gehirns entfaltet. Die gemeinsamen Erstautoren Abhijeet Pataskar und Johannes Jung erläutern:

"Unsere Forschung hat gezeigt, dass ein einzelner Faktor, NeuroD1, in der Lage ist, die epigenetische Landschaft der Zelle zu verändern, was zu einem Genexpressionsprogramm führt, das die Bildung von Neuronen steuert."

Dr. Tiwari sagt, dass die Studie spannend ist, weil sie viel zur Klärung der Frage beiträgt, was DNA-Sequenz, epigenetische Veränderungen und das Schicksal der Zelle verbindet. Außerdem schließt er:

"Es wirft nicht nur ein neues Licht auf die Bildung des Gehirns während der Embryonalentwicklung, sondern eröffnet auch neue Wege für die regenerative Therapie."

Inzwischen, Medizinische Nachrichten heute kürzlich gelernt, wie zielgerichtet die Bildung von unerwünschten Blutgefäßen im Gehirn eine Möglichkeit sein könnte, Menschen mit Parkinson-Krankheit zu helfen, die trotz Dopamin-wiederherstellender Medikamente weiterhin Probleme mit Gleichgewicht und Gehen haben.

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