Molekulare Mechanismen neuronaler Konnektivität

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Die Entwicklung von Dendritenbäumen und Axonen ist essentiell für die Ausbildung eines funktionierenden Nervensystems. Unsere Arbeitsgruppe befasst sich mit Proteinen und microRNAs, welche die Differenzierung von Axonen, Dendritenbäumen, dendritischen Dornen (Spines) und Synapsen auf molekularer Ebene im Zentralnervensystem (ZNS) steuern. Die Aufklärung der funktionellen Mechanismen der Axon- und Dendritenentwicklung soll zukünftig auch dazu beitragen, Reparaturprozesse nach Läsionen im ZNS therapeutisch unterstützen zu können. Eines der Proteine, auf die wir gegenwärtig fokussieren, ist CALEB/NGC, ein Mitglied der EGF-Familie von neuronalen Differenzierungsfaktoren.

Wir haben gezeigt, dass CALEB/NGC die Komplexität von Dendritenbäumen und dendritischen Spines reguliert (Abbildung 1).

Abbildung 1. Zu sehen sind primäre hippocampale Neurone in Zellkultur, die entweder EGFP (linkes Bild) oder CALEB/NGC (rechtes Bild) überexprimieren. Die Dendritenbäume von den Neuronen, die CALEB/NGC überexprimieren, sind komplexer gebaut als die von EGFP-überexprimierenden Zellen. Durch die Scholl-Analyse (rote konzentrische Kreise) wird bestätigt, dass die erhöhte Dendritenbaumkomplexität durch vermehrtes Verzweigen von Dendriten entsteht.

MicroRNAs sind kleine, natürlicherweise vorkommende RNA-Moleküle, welche die Expression von bestimmten mRNAs inhibieren können. Wir interessieren uns für Zielgene der microRNA miR-124, die spezifisch im Nervensystem exprimiert wird. Bei unseren Untersuchungen haben wir die kleine GTPase RhoG als Zielgen für miR-124 identifiziert. RhoG und miR-124regulierte Expressionskontrolle von RhoG spielen eine wichtige Rolle bei der Differenzierung von Axonen und Dendritenbäumen.