Das Gen Ube3a beeinflusst Entwicklungsstörungen wie Autismus. Fehlt einer Nervenzelle die RNA des verkürzten Gentranskripts Ube3a1, so wachsen vermehrt Dendriten, während sich die Reifung der dendritischen Dornen derweil verzögert.
Die Autoren untersuchten die Produkte eines Gens, das in Hirnzellen aktiv ist: Ube3a „Wir haben eine Funktion von Ube3a gefunden, die unabhängig von dem Protein ist, dessen Bauplan das Gen enthält“, erklärt Versuchsleiter Gerhard Schratt. Autistische Patienten tragen mit erhöhter Wahrscheinlichkeit mehr Kopien des Ube3a-Gens als üblich. Wird ein Gen in ein Protein umgesetzt, so bildet die Zelle zunächst eine Abschrift. Die Zelle nutzt dieses RNA-Transkript dann als Bauplan für das Protein. In jüngster Zeit sind RNA-Transkripte selbst vermehrt in den Fokus der lebenswissenschaftlichen Forschung gerückt, da sie auch an der Steuerung zellulärer Prozesse beteiligt sind. Die RNA-Transkripte von Ube3a liegen in verschiedenen Versionen vor. Sie kommen dadurch zustande, dass die zelluläre Maschinerie unterschiedliche Abschnitte der RNA zusammenfügt. Das Ergebnis kann die gesamte Bauanleitung des Ube3a-Proteins umfassen (Transkript Ube3a2/3), aber auch verkürzt sein (Ube3a1).
Die Wissenschaftler untersuchten, welche Funktion das verkürzte Ube3a1-Transkript in Hirnzellen hat, die neuronale Schaltkreise bilden. Wie das Team herausfand den Dendriten vor. Fehlt die RNA, so kommt es zum ungebremsten Wachstum von Dendriten, außerdem verzögert sich die Reifung der dendritischen Dornen. Dabei handelt es sich um charakteristische Ausstülpungen, an denen die meisten Synapsen enden. Die Folge ist eine gestörte Kommunikation zwischen den Nervenzellen. Fehlt einer Nervenzelle die Ube3a1-RNA (re.), so wachsen vermehrt Dendriten, während sich die Dornenreifung verzögert (Ausschnitt am unteren Bildrand). Li.: eine unveränderte Zelle zum Vergleich © Mikroskopische Aufnahme: AG Schratt „Junge Nervenzellen enthalten nur geringe Mengen der Ube3a1-RNA, im Gegensatz zum Ube3a-Protein; dies erlaubt das Wachstum der Zellfortsätze, während es die vorzeitige Reifung von Dornen verhindert“, erläutert Versuchsleiter Gerhard Schratt. Steigern die Nervenzellen ihre Aktivität, so steigt die Ube3a1-Konzentration, wodurch die Zellen ihre Entwicklung umstellen: vom Dendritenwachstum zur Reifung der Dornen. „Autistische Patienten weisen häufig Neuronen auf, deren Dendriten und Dornen abgewandelt sind“, erklärt Schratt; „möglicherweise liegt dies daran, dass der Ube3a1-Gehalt in diesen Zellen bereits in der frühen Entwicklung hoch ist, zum Beispiel aufgrund überzähliger Genkopien.“ Originalpublikation: A coding-independent function of an alternative Ube3a transcript during neuronal development Gerhard Schratt et al.; Nature Neuroscience, doi: 10.1038/nn.3996; 2015
