Der Notch-Signalweg inhibiert ein proneurales alternatives Spleißprogramm im embryonalen zerebralen Kortex

• Antragstellerin: Privatdozentin Jennifer Winter, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 369055984

Die embryonale Neurogenese ist ein Balanceakt zwischen der Erhaltung des neuronalen Stammzellpools durch Zellteilung und neuronaler Differenzierung dieser Stammzellen. Eine verfrühte neuronale Differenzierung führt zur vorzeitigen Erschöpfung des Stammzellpools und zu Krankheitsbildern wie z.B. dem der Mikrozephalie. Der Notch-Signalweg wirkt dieser verfrühten neuronalen Differenzierung entgegen. Er aktiviert die Expression der Hes/Hey transkriptionellen Repressoren und wirkt dadurch antagonistisch auf die Expression proneuraler Transkriptionsfaktoren, wie z.B. Neurogenin 2. Obwohl dieses Prinzip schon lange bekannt ist, wurden bisher überraschend wenige Zielgene der Hes/Hey-Repressoren im embryonalen Gehirn identifiziert. Die molekularen Mechanismen, die stromabwärts des Notch-Signalwegs liegen, sind daher bisher nur unvollständig verstanden.Mittels bioinformatischer Vorhersagen haben wir potentielle Zielgene der Hes/Hey-Faktoren identifiziert. Eine Analyse dieser potentiellen Zielgene hinsichtlich überrepräsentierter Funktionen ergab eine signifikante Anreicherung für RNA-Prozessierung-Faktoren. Vier dieser Gene, Ptbp2, Rbfox2, hnRNP F und Srpk1, kodieren alternative Spleißfaktoren. Eine Expressionsanalyse aller vier Faktoren anhand publizierter Daten ergab ähnliche Expressionsmuster im embryonalen zerebralen Kortex, die auf eine Funktion während der Neurogenese hinweisen. Eine vergleichende Analyse der Expression von Rbfox2 und Hes5 im embryonalen zerebralen Kortex mittels Immunfärbung ergab zudem, dass sich die Expression beider Proteine gegenseitig ausschließt. Luciferase-Reporterassays haben die Funktionalität der im Promotorbereich von Rbfox2 gelegenen Hes/Hey-Bindestellen bestätigt. Desweiteren führte eine Überexpression von Rbfox2 in vivo in normalerweise Rbfox2-negativen, Hes5-positiven neuralen Vorläuferzellen 1. zu einer verstärkten Wanderung Pax6-positiver neuraler Gliazellen aus der ventrikulären Zone heraus und 2. zu einer vermehrten Bildung Tbr2-positiver basaler Progenitorzellen und einer verminderten Bildung Tbr1-positiver Neurone, was auf eine Erhöhung der indirekten Neurogenese hinweist. Diese vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Notch-Signalweg eine bisher völlig unbekannte aber entscheidende Rolle bei der Regulation des proneuralen alternativen Spleißens spielt. Basierend auf diesen Ergebnissen wollen wir in diesem Projekt folgende Fragestellungen bearbeiten: Welche alternativen Spleißentscheidungen werden durch den Notch-Signalweg in neuralen Vorläuferzellen getroffen (Ziel 1)? Sind die vier Spleißfaktoren direkte Hes/Hey-Zielgene (Ziel 2)? Welche Bedeutung hat die Repression der vier Spleißfaktoren durch den Notch-Signalweg für die embryonale Neurogenese (Ziel 3)?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen