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Projekt
Funktionale Evaluierung von Microrna-Netzwerken neuronaler Differenzierung in Zellmodellen mit limitiertem und vollständigem Differenzierungsvermögen
Fachliche Zuordnung
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung
Förderung von 2014 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254842181
MicroRNAs als Elemente der posttranskriptionalen Regulation sind wichtige Bausteine im Ablauf komplexer biologischer Vorgänge. Essentiell sind sie auch für Prozesse neuronaler Differenzierung, welche von komplexen, aber wenig verstandenen molekularen Netzwerken präzise gesteuert werden. Als wertvolle Modellsysteme zur Analyse solch regulatorischer Netzwerke haben sich Stammzellen etabliert. Unrestringierte somatische Stammzellen aus humanem Nabelschnurblut (USSC) können durch spezifische Wachstums- und Differenzierungsfaktoren zu limitierter neuronaler Differenzierung angeregt (XXL-USSC), aber durch Expression von OCT4, SOX2, KLF4 und C-MYC auch zu induzierten pluripotenten Stammzellen (ipUSSC) mit vollem Differenzierungspotential reprogrammiert werden. Wir wollen nun microRNA-basiert die unterschiedlich neuronale Differenzierung von USSC und ipUSSC funktional vergleichen. Die limitierte neuronale Differenzierung von USSC ist hypothetisch auf deregulierte molekulare Kontrollpunkte und somit unvollständige funktionale Netzwerke molekularer Faktoren zurückzuführen, die durch Vergleich mit der vollständigen neuronalen Differenzierung der ipUSSC als solche enthüllt werden können. Nach Identifizierung interagierender Faktoren vermag die gezielte experimentelle Manipulation der neuronalen Differenzierung die generelle Signatur derartiger molekularer Kontrollpunkte offenzulegen. Zuerst soll in einem vergleichenden systembiologischen Ansatz die Expression von microRNAs, mRNAs und Proteom während der neuronalen Differenzierung von USSC und ipUSSC erfasst werden, um einen Überblick über molekulare Signaturen während der neuronalen Differenzierung zu erhalten. Im eigenen Vorarbeiten haben wir die Herunterregulation von 18 microRNAs (primär aus der miR-17-92-Familie) in XXL-USSC beschrieben und solche Zielgene dieser microRNAs experimentell validiert, die für die neuronale Entwicklung und hiermit verwandte Signalwege relevant sind. Dem Expressionsmuster folgend, sollen im zentralen Teil des Projektes deregulierte Kontrollpunkte in USSC durch systembiologisch-bioinformatische Analysen und funktionale Validierungen ausgewählter Kandidaten identifiziert werden. Dies wird mittels experimenteller Validierung von microRNA-Zielgenen erfolgen, gefolgt von deren funktioneller Analyse durch Kombinationen aus microRNA-mimics, -inhibitoren und siRNAs, und Induktion zur Differenzierung. Verglichen mit der Fokussierung auf singuläre Kandidaten erlaubt dies die Analyse von Expressionsveränderungen ganzer Gruppen von Faktoren. Die Funktionalität der Kandidaten soll dann durch morphologische und molekulare neurospezifische Analytik sowie Proteomanalysen evaluiert werden. Dies erlaubt einen tieferen Einblick in die Rolle von microRNAs und den von ihnen regulierten molekularen Netzwerken neuronaler Differenzierung aber auch Ansatzpunkte zur Klärung weiterer Fragestellungen im Rahmen des Schwerpunktprogramms.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Teilprojekt zu
SPP 1738:
Neue Funktionen von nicht kodierenden Ribonukleinsäuren während der Entwicklung, Plastizität und Erkrankung des Nervensystems
Beteiligte Personen
Professor Dr. James Adjaye; Wasco Wruck
