RNA-Metabolismus in Nervenzellen

Nervenzellen sind hoch spezialisierte Zellen mit verschiedenen subzellulären Regionen für unterschiedliche Funktionen. Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit Mechanismen der Verteilung von RNA in Nervenzellfortsätzen und untersucht, inwiefern diese Prozesse bei neurodegenerativen Erkrankungen gestört sind.

Subzelluläre RNA-Verteilung und lokale Proteinsynthese in Nervenzellen

Nervenzellen sind hochpolar aufgebaut. Während Dendriten synaptischen Input von anderen Nervenzellen erhalten, leiten Axone die elektrischen Impulse weg vom Zellkörper über teils große Distanzen zu den verschalteten Zielzellen. Bei Motoneuronen kann ihre Länge das über Zehntausendfache des Durchmessers eines Zellkörpers erreichen. Diese axonalen Fortsätze sind weit verzweigt. In all diesen Bereichen können lokal Proteine an Ribosomen neu synthetisiert werden, die für die spezifischen Funktionen in diesen Regionen relevant sind. Die dafür notwendigen mRNAs werden vom Zellkörper in die Axone mit Hilfe von RNA-bindenden Proteinen transportiert.

Gestörter RNA-Transport als Mechanismus neurodegenerativer Erkrankungen

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit Mechanismen der subzellulären Verteilung von RNA und der Kontrolle der RNA-Translation in Axonen. RNA-Bindungsproteine wie hnRNP R und TDP-43 spielen bei der Prozessierung von RNA im Zellkern und dem RNA-Transport in Axonen eine wichtige Rolle. Eine Fehlfunktion dieser Prozesse ist Teil des Pathomechanismus von Motoneuronerkrankungen wie der Spinalen Muskelatrophie (SMA) oder der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS). In unseren Forschungsprojekten haben wir die Verteilungsstörungen von mRNA-Molekülen in Motoneuronen untersucht, welche nach Beeinträchtigung von SMN, hnRNP R und TDP-43 auftreten. Auch Veränderungen in der Translationskontrolle für die lokale Proteinsynthese in Axonen wurden beobachtet. Diese Veränderungen führen dazu, dass Nervenimpulse nicht auf den Muskel übertragen werden können. Zu den wichtigen Zielen unserer Forschung zählt es, diese beeinträchtigte Funktion in axonalen Nervenzellfortsätzen zu verbessern oder wiederherzustellen.