Genexpression im adulten Gehirn
Die neuronale Aktivität wird über ein komplexes Zusammenspiel von Signalen zwischen verschiedenen Zelltypen gesteuert, das sich während der Entwicklung verändern kann. Um das neuronale Netz beschreiben zu können, müssen wir verstehen, wie große Neuronenverbände gesteuert werden und welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten in der Genexpression bestehen können. Ziel es EU-geförderten Projekts NFG ("Functional genomics of the adult and developing brain") war es, die funktionelle Aktivität von Nervenzellen und neuronalen Netzen zu identifizieren und zu charakterisieren. Außerdem wollte man verstehen, wie sie auf zellulärer und molekularer Ebene bei der Genexpression zusammenarbeiten. Dabei standen sensorische (visuelle und olfaktorische) und kortikale Rezeptoren (Hippocampus und Neocortex) im Mittelpunkt. Mittels Laser-Mikrodissektion konnten die Projektwissenschaftler Photorezeptoren und kultivierte Netzhautzellen isolieren und durch Genexpression-Microarrays ihr molekulares Profil analysieren. In allen analysierten Zellen konnte im Rahmen von NFG eine konsistente Hochregulation von drei Genen beobachtet werden, die an der Transduktion von Licht beteiligt sind: Arrestin (SAG), Guanylatcyclase-Aktivator 1a (Guca1a) und Guanylatcyclase-Aktivator 1b (Guca1b). Man nimmt an, dass eine Hochregulierung dieser Gene eine Rolle bei der Lichtanpassung nach Stunden im Licht spielt. Funktionelle Tests an Tieren haben gezeigt, dass durch eine längere Beleuchtung mit Dauerlicht eine teilweise Erholung des Dunkelsignals nach etwa zwei Stunden ausgelöst wird. Dies wurde mit Veränderungen der Genexpression in Zusammenhang gebracht, die die Signalkaskade für Phototransduktion und Lichtanpassung verändert. Zusätzlich identifizierten die NFG-Partner verschiedene Klassen von kortikalen Neuronen im Hinblick auf ihre elektrophysiologische Phänotypen und kortikale Aktivität. Insbesondere fanden sie heraus, dass das Pax6-Gen an der neokortikalen Erhaltung von Stammzellen und der neuronalen Genexpression beteiligt war. Insgesamt konnte mit dem NFG-Projekt eine breite Palette an Daten über Genexpressionen in einzelnen Nervenzellengruppen gesammelt werden, die grundlegende Kenntnisse darüber liefern, wie ein spezifisches molekulares Profil in neuronale Aktivität übersetzt wird. Die Ergebnisse versprechen eine vielfältige Anwendungen in der Genomik auf dem Gebiet der Neurowissenschaften.
