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Projekt
Kontrolle der mitochondrialen Funktion in Neuronen durch microRNAs während der entzündlich-vermittelten Neurodegeneration
Antragsteller
Professor Dr. Manuel A. Friese
Fachliche Zuordnung
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung
Förderung von 2017 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389362063
Multiple Sklerose (MS) ist die häufigste entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS). Die ZNS-Entzündung führt zu einer neuronalen Stressantwort, welche zu mitochondrialer Dysfunktion mit Energiemangel und Neurodegeneration beiträgt. Jedoch ist derzeit ungeklärt, welche Faktoren die reaktiven Expressionsnetzwerke stabilisieren. Eine der entscheidenden Regulationsmechanismen translationaler Aktivität und Stabilität von mRNAs während einer Stressantwort wird durch microRNAs (miRNAs) vermittelt. Ziel unseres Projektvorschlags ist es, die durch miRNAs vermittelte Regulation der neuronalen Genexpression während einer ZNS-Entzündung zu verstehen und deren Beitrag zur Neurodegeneration zu entschlüsseln. Dabei fokussieren wir uns auf die Regulation mitochondrialer Transkripte, welche zu einer Beschleunigung oder Abmilderung der Neurodegeneration beitragen könnte. Wir haben zunächst die Zusammensetzung der mRNA- und miRNA-Expressionsprofile aus Neuronen von gesunden Mäusen mit denen von Mäusen, die an einer experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE), dem Tiermodell der MS, erkrankt sind, verglichen. Durch die Nutzung neuartiger genetischer Methoden wurden Neuronen-spezifische mRNA und miRNA Signaturen aus gesundem und entzündetem ZNS aufgereinigt. Durch eine Hochdurchsatzsequenzierung dieser mRNA- und miRNA-Isolate konnten wir erstmalig die Veränderungen der mRNA- und miRNA-Zusammensetzung in Neuronen während einer ZNS-Entzündung im EAE Model quantifizieren. Bemerkenswerterweise zeigte sich eine signifikante Unterrepräsentation von mitochondrialen mRNA Transkripten in entzündeten Neuronen. Gleichzeitig waren diese Transkripte bioinformatisch vorhergesagte Ziele der identifizierten entzündlich induzierten miRNAs. Wir wollen nun diese Ergebnisse mittels Neuronen-spezifischer Immunpräzipitation von UV-gekoppelten mRNA-miRNA Komplexen und anschließender Hochdurchsatzsequenzierung untersuchen, um direkte Bindungsstellen zu identifizieren. Nach bioinformatischer Integration können wir dadurch eine genomweite Vorhersage der Ziel-mRNAs tätigen, die durch miRNA-Netzwerke in Neuronen unter entzündlichen Bedingungen reguliert werden. Um die veränderte Zusammensetzung der zuvor ermittelten miRNAs funktionell zu charakterisieren, planen wir schließlich in vitro und in vivo Versuche der stark regulierten miRNAs. Dabei konzentrieren wir uns auf die miRNAs, die eine Beteiligung an mitochondrialer metabolischer Funktion aufweisen, um die dadurch vermittelte Stabilisierung bzw. Beschleunigung der Neurodegeneration zu verstehen. Wir antizipieren ein neues Verständnis der regulatorischen Kontrolle von mRNA-Netzwerken durch miRNAs, insbesondere im Bezug auf die Beteiligung mitochondrialer Funktion auf neuronale Integrität. Ein genaues Verständnis der Rolle der miRNAs und deren mRNA-Ziele bei der entzündlich-vermittelten Neurodegeneration könnte demnach neue Therapieoptionen der MS eröffnen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
