Nr. 24/3. Juli 2009

Internationales Forscherteam der Regeneration von Plattwürmern auf der Spur


Meister der Regeneration

Plattwürmer sind Meister der Regeneration und für Forscher ideal, um Stammzellen und deren Steuerung zu untersuchen. (Photo/Copyright: A. Sánchez Alvarado/HHMI)

Plattwürmer (Planarien) sind nur wenige Millimeter bis Zentimeter groß, leben im Meer oder in Flüssen, und werden intensiv erforscht. Das verdanken die Tiere einer außerordentlichen Fähigkeit: mit Hilfe ihrer Stammzellen wächst aus einem beliebigen abgetrennten Körperteil ein vollständig neuer, lebensfähiger Plattwurm. Jetzt haben Forscher des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch zusammen mit Forschern in den USA den ersten, umfassenden Katalog kleiner RNAs (Steuerelemente von Genen) der Planarien vorgelegt. Dabei haben sie, so Nikolaus Rajewsky (MDC), auch kleine RNAs identifiziert, die bei der Regeneration und Stammzellfunktion eine Rolle spielen könnten. (PNAS, Early Edition)*.

Bisherige Forschungen gehen davon aus, dass an dem Regenerationsprozess der Planarien hunderte von Genen beteiligt sind. Die Frage ist, wie werden diese Gene reguliert? Wissenschaftler suchen deshalb mit modernsten Techniken nach den Steuerelementen von Genen wie den kleinen RNAs, insbesondere den microRNAs (miRNAs).

 

Unter den Tausenden von Planarienarten hat sich Team aus Forschern in Deutschland, Kanada und den USA den Plattwurm der Art Schmidtea mediterranea ausgesucht. 30 Prozent der Zellen dieser Art besteht aus Stammzellen, und ist damit ein einzigartiges Modellsystem die Funktion von Stammzellen zu untersuchen.

 

Viele der Planariengene ähneln denen des Menschen und auch viele Gene, die im Zusammenhang mit den Stammzellen und den Selbstheilungskräften der Planarien stehen, sind beim Menschen konserviert. Die Forscher erhoffen sich deshalb von der Erforschung der Planarien Einblicke in die Regenerationsmechanismen und die Stammzellbiologie des Menschen.

 

Die MDC Forscher und ihre Kollegen in den USA und Kanada fahndeten sowohl in den Stammzellen der Planarien als auch in ihrem gesamten Organismus nach kleinen RNAs. Dabei entdeckten sie zirka 60 neue microRNA Gene und zeigten, dass gut zehn microRNAs spezifisch mit Stammzellbiologie verknüpft sind und daher wahrscheinlich in der Regeneration eine Rolle spielen. Einige dieser microRNAs gibt es auch beim Menschen.

 

Weiter fand das Forscherteam auch Millionen sogenannter piRNAs. Das ist eine erst kürzlich entdeckte neue Sorte kleiner RNA Gene, die wichtig für die Stabilität des genetischen Materials sind. Die Forscher konnten zeigen, dass piRNAs in großen Mengen in planarischen Stammzellen vorhanden sind und dort mit ähnlichen Mechanismen wie in Säugetieren funktionieren. Da Stammzellen quasi unsterblich sind, müssen sie ihr genetisches Erbmaterial strikt unter Kontrolle halten. Aus diesem Grund legen piRNAs bei der Fliege und der Maus springende Gene (Transposons) still. Diese Gene können ihren Ort im Genom wechseln und dadurch Veränderungen (Mutationen) auslösen. Aufgrund ihrere Analysen  vermuten die Forscher, dass die piRNAs bei den Planarien Stammzellen eine ähnliche Funktion haben. Das sollen jetzt weitere Forschungen zeigen.

 

*High-resolution profiling and discovery of planarian small RNAs

Marc R. Friedländera,1, Catherine Adamidia,1, Ting Hanb, Svetlana Lebedevaa, Thomas A. Isenbargerc, Martin Hirstd, Marco Marrad, Chad Nusbaume, William L. Leee, James C. Jenkinf, Alejandro Sánchez Alvaradof, John K. Kimb, and Nikolaus Rajewskya,2

aMax Delbrück Centrum für Molekulare Medizin, Robert-Rössle-Strasse 10, D-13125 Berlin-Buch, Germany; bDepartment of Human Genetics, Life Sciences Institute, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109; cDepartments of Bacteriology and Plant Pathology, University of Wisconsin, 1550 Linden Drive, Madison, WI 53706-1521; dGenome Sciences Centre, British Columbia Cancer Center, 675 West 10th Avenue, Vancouver, BC, Canada V5Z 1L3; eBroad Institute of Massachusetts Institute of Technology and Harvard University, 320 Charles Street, Cambridge, MA 02141; and fDepartment of Neurobiology and Anatomy, Howard Hughes Medical Institute, University of Utah School of Medicine, 401 Medical Research Education Building, 20 North 1900 East, Salt Lake City, UT 84132

 

 

 

 

Barbara Bachtler
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