Gene der Neuralentwicklung

Durch einen Vergleich der mRNA Expression während unterschiedlicher Entwicklungsstadien des zentralen Nervensystems der Maus wurde mit Hilfe einer "subtraktiven Hybridisierung" und anschliessendem "differentiellen Screenings" ein neues Gen identifiziert, das 1A13 benannt wurde. Der offene Leserahmen der für dieses Protein kodierenden cDNA erstreckt sich über 1453 Nukleotide, und kodiert für ein Produkt von 477 Aminosäuren mit einem berechneten Molekulargewicht von 53.3 kDa. Eine Homologiesuche in geeigneten Datenbanken ergab vorläufig, daß 1A13 ca. 70% Homologie zu einer noch nicht charakterisierten menschlichen cDNA aufweist. Die Analyse der 1A13 Expression (durchgeführt mit Nothem blots) ergab, daß das 1A13 vom Tag 10 der Embryonalentwicklung bis zum Zeitpunkt der Geburt exprimiert wird, wobei ein deutliches Absinken der 1A13 mRNA Menge zwischen Embryonaltag 15 und Geburt zu beobachten ist. In-situ Hybridisierung am ganzen fixierten Embryo ergab, dass 1A13 vor allem im zentralen Nervensystern exprimiert wird. Eine deutliche Expression ist auch in der Retina sowie in den interdigitalen Bereichen der Gliedmaßen zu erkennen. An Hirnschnitten konnten wir zeigen, dass 1A13 spezifisch in migrierenden Neuronen exprimiert wird, während bestimmte, Bereiche des Neuralrohres (floor plate) und die Marginalzone des Neocortex keine 1A13 Expression aufweisen. Um die Rolle dieses neuralen Gens während der Entwicklung herauszufinden, planen wir 1A13-defiziente Mausmutanten herzustellen. Dies soll durch Transformation von embryonalen Stammzellen (ES Zellen), homologe Rekombination und Herstellung von chimären Mäusen geschehen. Den Phänotypus der homozygoten Nachkommen wollen wir dann mit immunhistochemischen und histochemischen Methoden untersuchen. Wenn erforderlich, sollen zusätzlich in-vitro Studien an neuronalen Zellkulturen durchgeführt werden.

Das Ziel dieses Projekts war es, das Expressionsmuster und die Funktion eines neuen neuronal Gens mit Namen 1A13 zu bestimmen, das wir schon früher im Maushirn mit Hilfe der subtraktiven und differentiellen Hybridisierung gefunden hatten. Mit diesen Methoden ist es möglich, die Expression von entwicklungsspezifischen Genen während der 2. und für die Neuronendifferenzierung wichtigen Phase der Hirnentwicklung zu verfolgen. Wir fanden, dass 1A13 (GenBank Zugriffsnummer: X83587) homolog zum Transkriptionsrepressor CoREST des Menschen ist, und deshalb als 1A13/M-CoREST bezeichnet werden wird. Das Gen besteht aus 2037 Basenpaaren und kodiert für ein Protein von 479 Aminosäuren mit einem Molekulargewicht von 53.3. kDa. Es ist im Kern zu finden und die zwei sogenannten SANT-Domänen weisen auf eine Rolle in der Transkriptionsregulation hin. 1A13/M-CoREST wird im jungen Mausembryo (7.Trächtigkeitstag) in nahezu jeder Organanlage exprimiert. Später jedoch fast nur mehr im Nervensystem und in ein paar nicht-neuronalen Zellen wie den Fingerzwischenraumzellen, oder in den Zellen der Zahnanlage. In der erwachsenen Maus exprimieren nur mehr wenige Neuronen das Gen. CoREST war ursprünglich als Ko-Repressor des Transkriptionsrepressors REST beschrieben worden, der ein Schlüsselgen für die Neurogenese gilt. Allerdings hat man das Gen auch in anderen Körperzellen gefunden, sodass man jetzt glaubt, dass, abgesehen von der unterdrückenden Wirkung auf die Neuronenentwicklung, REST auch eine stilllegende Funktion neuronaler Gene in Neuronenvorläuferzellen hat. Ob jetzt CoREST, bzw. 1A13/M-CoREST diese Funktion mit REST teilt wird man herausfinden müssen und damit eine wichtige Frage nach den Mechanismen der Neuronendifferenzierung beantworten.