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Zwei eng verwandte Enzyme, MNK1 und MNK2, spielen im Gehirn sehr unterschiedliche Rollen und regulieren jeweils ein anderes Verhalten. Wie Forschende vom Max Delbrück Center in „Molecular Psychiatry“ erläutern, kann dieses Wissen helfen, präzisere Therapien für neurologische Erkrankungen zu entwickeln.
Strukturell sehen sie ähnlich aus: MNK1 und MNK2 gehören zur selben Enzymfamilie und sind vor allem dafür bekannt, dass sie die Proteinproduktion der Zellen regulieren. Aufgrund ihrer herausragenden Rolle bei dieser wichtigen Zellfunktion stehen sie als potenzielle Ziele für Wirkstoffe gegen neurologische Erkrankungen und chronische Schmerzen im Rampenlicht. Doch was wäre, wenn ein Medikament nur auf eines dieser Enzyme abzielen würde?
Eine Antwort auf diese Frage möchte ein Team um Rosalba Olga Proce, Doktorandin in der Arbeitsgruppe „Molekulare und zelluläre Grundlagen des Verhaltens“ von Dr. Hanna Hörnberg am Max Delbrück Center, finden. In einer jetzt im Fachblatt „Molecular Psychiatry“ vorgestellten Studie haben die Forschenden untersucht, ob die beiden Enzyme – Kinasen genannt – im Gehirn unterschiedliche Funktionen erfüllen.
Die Wissenschaftler*innen stellten deutliche Unterschiede fest: Mäuse ohne MNK1 zeigten weniger Interesse an neuen Objekten als andere Artgenossen und konnten sich später zudem nur schlecht an sie erinnern. Mäuse ohne MNK2 besaßen diese Auffälligkeiten nicht, hatten aber ein gesteigertes Interesse an sozialen Kontakten.
„Die Verhaltensunterschiede, die wir beobachtet haben, deuten darauf hin, dass jede dieser Kinasen im Gehirn eine spezielle Funktion hat“, sagt Proce. „Bei der Entwicklung von Medikamenten könnte es daher sinnvoll sein, die beiden Enzyme einzeln anzusprechen.“
Mäuseverhalten und molekulare Daten
Um herauszufinden, wie es zu den Verhaltensänderungen kommt, nutzten die Wissenschaftler*innen gentechnisch veränderte Mäuse, bei denen entweder das MNK1- oder das MNK2-Gen ausgeschaltet war. Die Ergebnisse ihrer Verhaltenstests verglichen sie im Anschluss mit groß angelegten molekularen Analysen des Hirngewebes.
Das Team konzentrierte sich insbesondere auf die Großhirnrinde und die Synapsen – die Kontaktstellen, über die Nervenzellen miteinander kommunizieren. Mit verschiedenen Methoden, der Proteomik, Transkriptomik und Phosphoproteomik, analysierten die Forschenden in beiden Mäusegruppen die Proteinkonzentrationen, die Genexpression und die Proteinphosphorylierungsmuster.
Wie sie berichten, wiesen Mäuse ohne MNK1 eine Fülle ribosomaler Proteine auf, die eine zentrale Rolle bei der Translation spielen – der Produktion von Proteinen anhand der Boten-RNA. Bei Mäusen ohne MNK2 waren hingegen die Expression und die Phosphorylierung von Proteinen beeinträchtigt, die an der Signalübertragung an den Synapsen beteiligt sind.
Vor allem aber stellte das Team fest, dass die molekularen Unterschiede zwischen den beiden Enzymen in den Synapsen sehr viel ausgeprägter waren als in Proben aus dem gesamten Gehirn. „Das hat uns überrascht“, sagt Hörnberg. „Denn diese Beobachtung deutet darauf hin, dass die Kinasen im Zellkörper womöglich andere Funktionen haben als in den Synapsen.“
Für präziser wirkende Medikamente
Anstatt unspezifisch beide Kinasen zu hemmen, könnten künftige Therapien selektiv auf das eine oder das andere Enzym abzielen, um präzisere Wirkungen zu erhalten, fügt Hörnberg hinzu.
Sie und ihre Kolleg*innen wollen jetzt weitere Moleküle identifizieren, mit denen MNK1 und MNK2 interagieren. Außerdem planen sie, genauer zu untersuchen, wie die beiden Kinasen die Translation von Boten-RNA in Proteine im Verlauf der synaptischen Plastizität regulieren – wenn also die Verbindungen zwischen Nervenzellen mit der Zeit stärker oder schwächer werden. Die synaptische Plastizität ist der grundlegende Mechanismus, über den das Gedächtnis und das Lernen funktionieren, und der es dem Gehirn ermöglicht, sich aufgrund von Erfahrungen neu zu vernetzen.
Ziel der Forschenden ist es nun, im Detail zu verstehen, wie die Zellen ihre Proteinsynthese an den Synapsen regulieren. So hoffen sie die Grundlage für präzisere Interventionen bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen zu schaffen.
Max Delbrück Center
Das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft legt mit seinen Entdeckungen von heute den Grundstein für die Medizin von morgen. An den Standorten in Berlin-Buch, Berlin-Mitte, Heidelberg und Mannheim arbeiten unsere Forschenden interdisziplinär zusammen, um die Komplexität unterschiedlicher Krankheiten auf Systemebene zu entschlüsseln – von Molekülen und Zellen über Organe bis hin zum gesamten Organismus. In wissenschaftlichen, klinischen und industriellen Partnerschaften sowie in globalen Netzwerken arbeiten wir gemeinsam daran, biologische Erkenntnisse in praxisnahe Anwendungen zu überführen – mit dem Ziel, Frühindikatoren für Krankheiten zu identifizieren, personalisierte Behandlungen zu entwickeln und letztlich Krankheiten vorzubeugen. Das Max Delbrück Center wurde 1992 gegründet und vereint heute eine vielfältige Belegschaft mit rund 1.800 Menschen aus mehr als 70 Ländern. Wir werden zu 90 Prozent durch den Bund und zu 10 Prozent durch das Land Berlin finanziert.
Dr. Hanna Hörnberg
Leiterin der Arbeitsgruppe „Molekulare und zelluläre Grundlagen des Verhaltens“
Max Delbrück Center
Hanna.Hoernberg@mdc-berlin.de
DOI:10.1038/s41380-026-03483-w
https://www.mdc-berlin.de/de/hornberg - Hörnberg AG
https://www.mdc-berlin.de/de/news/news/die-analystin-des-verhaltens - Porträit Hanna Hörnberg
Gewebe der Großhirnrinde der Maus
Quelle: Erika Uddström
Copyright: Erika Uddström, Hörnberg lab, Max Delbrück Center
Merkmale dieser Pressemitteilung:
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Medizin
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
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