Funding Funded Projects An Interdisciplinary Approach for Studying the Functions of Long Noncoding RNAs during Neurogenesis and in Neurological Diseases

An Interdisciplinary Approach for Studying the Functions of Long Noncoding RNAs during Neurogenesis and in Neurological Diseases

Nur ein geringer Teil unseres Genoms enthält Gene, die als Baupläne für Proteine dienen. Welche Bedeutung das mehr als viermal so große übrige Genom hat, ist noch weitgehend ungeklärt.

Ein erheblicher Anteil der genetischen Variabilität, die mit menschlichen Krankheiten verbunden ist, kartiert allerdings genau in diesem nicht-codierenden Bereich. Bei Untersuchungen zur vollständigen Erfassung der Zell-RNA hat man in den letzten Jahren in diesen Bereichen, die bisher als transkriptionell inaktiv angesehen wurden, Transkripte gefunden. Dazu gehören zigtausende, lange nicht-codierende Sequenzen, sogenannte lincRNAs („long intergenic non-coding RNAs“), die mit über 200 Nucleotiden zwar deutlich länger sind als viele andere kleine regulatorische RNA-Elemente, ansonsten aber einen typischen mRNA-Anfang (5'-Cap-Struktur) und ein typisches polyadenyliertes mRNA-Ende haben.
Inzwischen weiß man, dass diese neue, außerordentlich verbreitete RNA-Gruppe wichtige regulatorische Aufgaben hat. LincRNAs regulieren transkriptionell und post-transkriptionell nicht nur die Aktivität anderer Gene, sondern auch diverse essentielle Zellfunktionen wie Transkription und DNA-Reparatur oder tragen mit zur Etablierung einer Zellidentität bei. Untersuchungen Dr. Ulitzkys zufolge reguliert eine linc-RNA im Schnitt 175 mRNAs. Bisher ist allerdings unklar, wie diese Funktion bei ihnen codiert ist. Die Frage danach, in wieweit diese RNA-Sequenzen über die Speziesgrenzen hinaus konserviert wurden, kann zumindest für das Zentralnervensystem (ZNS) positiv beantwortet werden. Und obwohl beim Vergleich zwischen Mensch und Zebrafisch eine Sequenzhomologie nur noch bei wenigen linc-RNAs zu erkennen war, hatten doch einige RNA-Elemente an entsprechenden Positionen im Genom immer noch dieselbe Funktion.
Dr. Ulitzky interessiert sich bei seinen weiteren Untersuchungen vor allem für die Aktivitäten der lincRNAs im Nervensystem, in dem diese RNA-Klasse sehr stark aktiv ist. Sowohl über ihre physiologische Bedeutung als auch über ihre Bedeutung für die Krankheitsentwicklung ist aber bisher erst wenig bekannt. Daher lotet Dr. Ulitzky sowohl unter Einsatz von Computertechnik als auch mit experimenteller Forschung aus, wie sich lincRNAs in Zellsystemen neuronaler Zellen, aber auch im ZNS von Mäusen und Menschen verhalten und welche Aufgaben sie dort jeweils haben. Er setzt die speziesübergreifenden Sequenzvergleiche fort und verfolgt auch weiter, wie weit die Gemeinsamkeiten in der Reihenfolge der linc-RNA-Elemente noch reichen.
Aufgrund seiner bisherigen Untersuchungen geht er davon aus, dass lincRNAs, die spezifisch im neuronalen Gewebe stark aktiviert werden, auch an der Differenzierung dieser Gewebe beteiligt sind. Er überprüft, welche lincRNAs für die neuronale Differenzierung bei Maus und Mensch erforderlich sind, und vergleicht die Situation beider Spezies miteinander. Darüber hinaus ist geplant, die Funktion einzelner lincRNAs in der Entwicklung durch komplementäre RNA zu blockieren und dann anhand der Ausfälle Rückschlüsse auf die Eigenschaften, Bedeutung und Funktion der blockierten lincRNA bei der Differenzierung zu ziehen; zudem soll geklärt werden, inwieweit linc-RNAs anderer Spezies diese Funktion übernehmen können.

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