Identifizierung und Evaluation neuer Gene zur Förderung der axonalen Regeneration

• Antragsteller: Professor Dr. Hermann Aberle
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277318612

Die Aktivierung von neuronalen Wachstumsprogrammen nach einer Nervendurchtrennung ist eine essentielle Voraussetzung für das erneute axonale Auswachsen, um intrinsische Wachstumsblockaden zu überwinden, die normalerweise die Regeneration unterdrücken. Genetische Screens in Invertebraten Modellorganismen bieten die Möglichkeit, neue Regulatoren des neuronalen Wiederauswachsens unter Zuhilfenahme von genetischen Mutationen, RNA-Interferenz oder Überexpressionsbibliotheken zu identifizieren. Um das regenerative Nervenwachstum genetisch zu untersuchen, haben wir kürzlich ein transgenes System auf Basis von fluoreszenzgefärbten Segmentalnerven in Drosophila etabliert, das spezifische Nervenmanipulationen und Bildaufnahmen von regenerierenden Nerven in intakten, betäubten Tieren erlaubt. Verletzungen können an verschiedenen Stellen des Nervs gesetzt werden und direkt durch die transparente Kutikula von lebenden Larven beobachtet werden, da die Expression eines transmembranen GFPs durch eine motoneuronspezifischen Gal4-Transkriptionsfaktors die Nerven sichtbar macht. Nach einer Nervenstauchung akkumulieren synaptische Vesikel an der proximalen Verletzungsstelle und Axone sowie neuromuskuläre Endplatten im distalen Bereich der Verletzungsstelle degenerieren schnell. Dies ist ein Zeichen der vollständigen Durchtrennung der ehemaligen Nervenverbindung. Die Anwendbarkeit des Screening Systems für die Identifikation von regulatorischen Molekülen der axonalen Regeneration konnte durch Tests mit Kandidatengenen, die bekanntermaßen eine Funktion im zellulären Wachstum haben, demonstriert werden. Dieses vorläufige Experiment führte zur Identifikation von Fat facets, einem deubiquitinierenden Enzym, als ein starker positiver Treffer. Im vorliegenden Projekt sollen deshalb RNA-Interferenz- und UAS-ORF-basierte Mutationsscreen durchgeführt werden, um positive oder negative Regulatorgene der axonalen Regeneration zu identifizieren. Anschließend sollen vielversprechende Kandidaten funktionell weiter charakterisiert werden. Zusätzlich sollen selektiv homologe Gene kloniert werden, um sie auf konservierte Funktionen in Säugetier Zellkultursystemen zu testen. Kollaborationen mit P6 (Diekmann) und P1 (Fischer/Leibinger) sollen die Erforschung der Funktion dieser regulatorischen Gene in der Regeneration des Sehnervs in Fischen und Ratten bzw. Mäusen ermöglichen, was zur Identifizierung von neuen Zielgenen zur Verbesserung der Nervenregeneration im ZNS führen könnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen