Ein Protein, das beim Nervenwachstum auf die Bremse tritt

idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
idw-Abo
Medienpartner:
Wissenschaftsjahr


Teilen: 
31.10.2019 16:36

Ein Protein, das beim Nervenwachstum auf die Bremse tritt

Dr. Marcus Neitzert Stabsstelle Kommunikation
Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE)

    Während der Embryonalentwicklung bilden Nervenzellen lange Fortsätze, mit denen sie sich zu einem komplexen Netzwerk im Gehirn verbinden. Wissenschaftler vom Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in Bonn haben nun ein Protein identifiziert, welches das Wachstum dieser Fortsätze reguliert und dabei gewissermaßen auf die Bremse tritt. Ihre Erkenntnisse könnten langfristig dazu beitragen, neue Ansätze zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen zu entwickeln. Die Studie ist in der Zeitschrift „Current Biology“ publiziert.

    Neurone leiten elektrische Signale in eine klar definierte Richtung weiter - man sagt, sie sind „polarisiert“. Jedes Neuron empfängt Signale und leitet diese über einen langen Fortsatz, dem sogenannten Axon, an die nächste Zelle weiter. Bei Menschen können Axone, vor allem im Rückenmark, über einen Meter lang werden. Lassen sich diese enormen Wachstumsfähigkeiten nach Verletzungen des Rückenmarks wieder anregen? „Um diese Frage zu beantworten, müssen wir die molekularen Prozesse der Embryonalentwicklung erstmal besser verstehen“ sagt Prof. Frank Bradke, Arbeitsgruppenleiter am Bonner Standort des DZNE und Leiter der aktuellen Studie. Diesem Ziel sind er und sein Team nun einen Schritt nähergekommen, indem sie bei Mäusen und in Zellkulturen den Wachstumsprozess von Nervenzellen untersuchten.

    Ein vielfältiges Protein

    Im Zentrum der aktuellen Studie steht ein Protein namens RhoA, ein Tausendsassa unter den Molekülen. RhoA interagiert mit vielen Proteinen und hat in verschiedenen Zellen ganz unterschiedliche Funktionen. Welche Funktion es in Nervenzellen ausübt, wurde jedoch bisher noch nicht genau untersucht. „Lange Zeit dachte man, RhoA würde die Polarität des Neurons bestimmen und damit festlegen, wo an der Zelle das Axon gebildet wird“, erklärt Bradke. Die aktuelle Studie zeigt, dass dem nicht so ist: RhoA hat mit der Polarität von Nervenzellen und der Entstehung des Axons wenig zu tun. Erst nachdem das Axon schon vorhanden ist, regelt RhoA über eine molekulare Kaskade das Wachstum. Diese Erkenntnis könnte für neue Therapien von Bedeutung sein. „Eine Manipulation des RhoA-Signalwegs sollte demnach nur das Wachstum der Nervenfasern beeinflussen, ohne dabei den Aufbau der Zelle durcheinander zu bringen“, sagt Bradke.

    Molekulare Wachstumsbremse

    Wie jede andere Zelle haben auch Neurone eine Art Skelett, das der Zelle seine Struktur gibt. RhoA, so zeigten Bradke und seine Kollegen, aktiviert einen molekularen Signalweg, der direkt auf das Zellskelett einwirkt. Es drosselt das axonale Wachstum, indem es sogenannte Mikrotubuli, die für die Stabilisierung des Axons notwendig sind, aus der Wachstumszone des Axons verdrängt. „In der Embryonalentwicklung ist eine solche Wachstumsbremse vermutlich nötig, um verschiedene Entwicklungsprozesse genau aufeinander abzustimmen. Ein genaues Verständnis dieser Vorgänge könnte helfen, gezielt die Regeneration nach Rückenmarksverletzungen anzuregen. Hierfür müsste man diese Wachstumsbremse gewissermaßen lösen können“, sagt Dr. Sebastian Dupraz, der führende Autor der aktuellen Studie und Postdoc in Bradkes Arbeitsgruppe. „Die molekulare Kaskade, die wir entschlüsselt haben, beeinflusst direkt das Zellskelett des Axons bietet daher einen guten Ansatzpunkt für therapeutische Strategien.“

    In einer früheren Studie hatte Bradkes Team festgestellt, dass eine Gruppe von Proteinen – die „Cofilin/ADF“-Familie – für das Wachstum des Axons ebenfalls eine wichtige Rolle spielt. Letztendlich wirken sowohl RhoA als auch die Cofilin/ADF-Proteine auf das Zytoskelett des Axons, wenn auch über unterschiedliche Mechanismen. Beide Wege könnten potenzielle Ansatzpunkte für zukünftige Therapien sein.


    Originalpublikation:

    RhoA Controls Axon Extension Independent of Specification in the Developing Brain
    Sebastian Dupraz et al., Current Biology (2019), DOI: 10.1016/j.cub.2019.09.040


    Weitere Informationen:

    https://www.dzne.de/en/news/public-relations/press-releases/press/a-protein-that... Englische Fassung
    https://www.dzne.de/aktuelles/presse-und-oeffentlichkeitsarbeit/pressemitteilung... Verwandtes Thema: Bonner Forscher identifizieren Schlüsselproteine für die Reparatur von Nervenleitungen


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Wissenschaftler
    Biologie, Medizin
    überregional
    Forschungsergebnisse
    Deutsch


    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).

    Cookies optimieren die Bereitstellung unserer Dienste. Durch das Weitersurfen auf idw-online.de erklären Sie sich mit der Verwendung von Cookies einverstanden. Datenschutzerklärung
    Okay