Das Protein cdc42 spielt bei der Selbsterneuerung von neuronalen Stammzellen während der Entwicklung des Gehirns eine entscheidende Rolle. Dies haben jetzt deutsche Wissenschaftler in einer neuen Studie herausgefunden, über die sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Neuroscience berichten.
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Stammzellen bilden unterschiedliche Vorläuferzellen im sich entwickelnden Embryo. Sie haben die charakteristische Eigenschaft, sich selbst zu erneuern. Wenn diese Fähigkeit fehlt – wie zum Beispiel nach der Entfernung von cdc42 – vermindert sich die Anzahl der Stammzellen kontinuierlich während der Entwicklung.
Neuronale Stammzellen erneuern sich selbst bzw. bilden Vorläufer für Nervenzellen. Ein differenziertes Neuron kann sich aber nicht mehr teilen. Wenn die Stammzellen an die Grenze der Selbsterneuerung kommen, entstehen nur noch neuronale Vorläuferzellen, die dann zu Neuronen werden. Die Entwicklung endet an diesem Punkt.
Die Faktoren, die die Selbsterneuerung von Stammzellen regeln, waren bis dato nicht bekannt. "Mit der Entdeckung, dass die GTPase cdc42 die Selbsterneuerung von Nervenstammzellen reguliert, ist uns ein wichtiger Durchbruch gelungen, diese zentrale Eigenschaft der Stammzellen auf molekularer Ebene zu verstehen", betont Professorin Dr. Magdalena Götz vom GSF – Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, die zusammen mit Dr. Timm Schroeder sowie Kollegen der Ludwig-Maximilians-Universität in München an der Untersuchung beteiligt war.
Neue Impulse für die Stammzellforschung
GTPasen sind kleine molekulare Schalter, die andere Proteine aktivieren, wenn sie mit dem Energieträger Guanosintriphosphat (GTP) verbunden werden. GTP dient im Körper als Energiespeicher und aktiviert wichtige Stoffwechselschritte. Wird GTP durch die energieärmere Version Guanosindiphoshphat (GDP) ausgetauscht, kann das Enzym nicht mehr aktiviert werden – die Selbsterneuerung bleibt aus.
"Unser Protein wird an einem Ende der Nervenstammzellen angereichert. Dadurch können sich diese Zellen asymmetrisch teilen, so dass die zwei Tochterzellen unterschiedlich sind, und eine davon weiterhin neurale Stammzelleigenschaften hat", erklärt Schroeder. Wird in den Zellen keine GTPase cdc42 mehr produziert, verlieren diese die Möglichkeit, sich selbst zu erneuern und sich asymmetrisch zu teilen.
Diese Arbeit liefert neue Impulse für die Stammzellforschung: So ist das Altern von Stammzellen damit verbunden, dass sich diese nicht mehr erneuern können. Denkbar wäre daher, die Aktivierung von cdc42 zur Erhaltung der Selbsterneuerung neuraler Stammzellen einzusetzen.
(idw – GSF – Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, 31.10.2006 – DLO)
