Charakterisierung der Rolle von microRNAs bei der spatiotemporalen Musterbildung im Rückenmark von Wirbeltieren

• Antragstellerin: Estelle Renaux, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573237392

Wie die enorme Anzahl an verschiedenen neuronalen Zelltypen während der Embryonalentwicklung spezifiziert und reproduzierbar gebildet wird, ist eine grundlegende Frage der Entwicklungsbiologie. Im embryonalen Rückenmark werden räumlich definierte kardinale Klassen von Neuronen durch ein gemeinsames zeitliches Musterbildungsprogramm in molekular und funktionell verschiedene Subtypen unterteilt. Frühgeborene Neuronen exprimieren Transkriptionsfaktoren (TFs) der Onecut-Familie, intermediäre Neurone Pou2f2 und Zfhx2-4, und spätgeborene Neuronen Nfia/b/x und Neurod2/6. Wie dieses zeitliche Musterungsprogramm reguliert wird, ist weitgehend unklar. MicroRNAs sind eine wichtige Gruppe kurzer nicht-kodierender RNAs, welche komplementär an mRNA-Moluküle binden und dadurch deren Translation inhibieren und ihren Abbau fördern. Meine bisherigen Daten zeigen, dass die Deletion von Dgcr8, welche die Biogenese aller microRNAs verhindert, zum vollständigen Verlust von Neuronen mit späten zeitlichen Identitäten führt, während Neurone mit frühen und intermediären Identitäten vermehrt gebildet werden. microRNAs scheinen also eine entscheidende Rolle für die zeitliche Musterbildung des sich entwickelnden Rückenmarks zu spielen. Um diese Hypothese zu überprüfen, möchte ich zunächst die transkriptionellen Veränderungen in Neuronen- und deren Vorläuferzellen im gesamten Rückenmark der Dgcr8-Mutanten durch Einzelzell-RNA-Sequenzierung umfassend charakterisieren. Kandidaten für microRNAs, die diesen Transkriptionsveränderungen zugrunde liegen könnten, einschließlich miR-9 und let-7, die ich bereits als potenzielle Kandidaten identifiziert habe, werden dann mit Hilfe von in-ovo Elektroporationen und in einem stammzellbasierten in-vitro Differenzierungsmodell weiter analysiert werden. Meine vorläufige Analyse deutet außerdem darauf hin, dass miR-9 die zeitliche Musterbildung levelabhängig kontrolliert - eine Hypothese, die ich durch die Analyse der phänotypischen Folgen gezielter Deletion von miR-9 aus einer zunehmenden Anzahl seiner Wirtsgene prüfen möchte. Die erwarteten Ergebnisse dieser Studie werden detaillierte Einblicke in die Rolle von microRNAs für die Spezifikation neuronaler Subtypen im sich entwickelnden Rückenmark liefern. Dieses detaillierte Verständnis könnte den Weg für die rationale Entwickulung von Differenzierungs- und Reprogrammierungsprotokollen ebnen, die darauf abzielen, spezifische neuronale Subtypen für die Modellierung von Krankheiten und verschiedene Anwendungen im Rahmen neuartiger regenerativer Ansätze zu erzeugen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle