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Ringförmige RNA und Gehirnfunktion

Wichtiger Reizfilter – Wie sich das Gehirn vor Informationsüberfluss schützt

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„Das weist darauf hin, dass Cdr1as normalerweise miR-7 nicht einfach nur wie ein Schwamm aufsaugt, sondern diese microRNA dabei stabilisiert und transportiert. Dagegen dient miR-167 anscheinend dazu, die Konzentration der Ringe zu regulieren“, sagt Rajewsky. Wenn microRNA im Zytoplasma umher schwimmt, ohne sich irgendwo anzuheften, wird sie schnell als Müll entsorgt. Der Ring würde dieses Schicksal verhindern und die Moleküle gleichzeitig zu neuen Zielen wie den Synapsen transportieren. „Vielleicht sollten wir uns Cdr1as weniger als Schwamm vorstellen, sondern als Boot. Seine Passagiere ertrinken nicht und werden zu neuen Häfen gebracht.“

Die veränderte Konzentration der microRNA hatte dramatische Effekte auf die Boten-RNA und die Proteine, die Nervenzellen herstellen. Besonders betroffen waren die Gene, die als erste auf die Stimulation eines Neurons reagieren (immediate early genes). Ähnlich erging es der Boten-RNA, die Erbgutabschriften für jene Proteine transportiert, die bei den Tieren den Schlaf-Wach-Rhythmus aufrechterhalten.

Fehlt Cdr1as versagt der Reizfilter im Gehirn

Mithilfe von Einzelzell-Elektrophysiologie beobachtete dann der Charité-Forscher Christian Rosenmund, dass die Synapsen doppelt so häufig spontan ihre kleinen Botenstoff-Bläschen entleeren. Außerdem hatte sich die Reaktion der Synapse auf zwei aufeinanderfolgende Reize gewandelt. Verhaltenstests, die am MDC durchgeführt wurden, spiegelten diese Ergebnisse wider. Obwohl die Mäuse in vielerlei Hinsicht normal erschienen, konnten sie ihre Reaktion auf externe Reize wie Lärm nicht mehr abschwächen. Ähnliche Störungen der Präpulsinhibition wurden auch bei Patienten beobachtet, die an Schizophrenie oder anderen psychiatrischen Krankheiten leiden.

Ein Beispiel aus dem Alltag zeigt, wie wichtig diese Filterfunktion ist: Wenn ein lauter Knall die ruhige Atmosphäre in einer Bibliothek stört, ist man unwillkürlich alarmiert. Das gleiche Geräusch wird dagegen neben einer Baustelle viel weniger bedrohlich wirken. Denn in diesem Fall hatte das Gehirn bereits mit dem Lärm zu tun und filtert unnötige Informationen heraus. Dadurch ist der Schreck nicht mehr so groß (Präpulsinhibition). Diese grundlegende Hirnfunktion, die es gesunden Tieren und Menschen erlaubt, sich zeitweise an einen starken Reiz zu gewöhnen und Informationsüberfluss zu vermeiden, haben die Forscher nun mit Cdr1as verknüpft.

„Unsere Daten legen nahe, dass Cdr1as und seine direkten Interaktionen mit microRNAs wichtig sind für die Verarbeitung von sensorischen und motorischen Reizen und für die Informationsübertragung an den Synapsen“, sagt Nikolaus Rajewsky. „Allgemeiner ausgedrückt: Im Gehirn kommen ausgesprochen viele unterschiedliche ringförmige RNAs vor. Wir leiten aus unseren Daten ab, dass die Ringe dort eine Palette bislang unbekannter biologischer Funktionen übernehmen.“

Originalpublikation: Memczak , S. et al.: Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency, Nature (2013) doi:10.1038/nature11928

* Dr. A. Tuffs: Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft, 13125 Berlin

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