Plattwürmer sind nur wenige Millimeter bis Zentimeter groß, leben im Meer oder in Flüssen und werden intensiv erforscht. Das verdanken die Tiere einer außerordentlichen Fähigkeit: mit Hilfe ihrer Stammzellen wächst aus einem beliebigen abgetrennten Körperteil ein vollständig neuer, lebensfähiger Plattwurm. Jetzt hat ein internationales Forscherteam den ersten, umfassenden Katalog kleiner RNAs – Steuerelemente von Genen – der Planarien vorgelegt. Dabei haben sie auch kleine RNAs identifiziert, die bei der Regeneration und Stammzellfunktion eine Rolle spielen könnten.
Das Wissenschaftlerteam um Nikolaus Rajewsky vom Max-Delbrück-Centrum (MDC) Berlin-Buch stellt seine Ergebnisse zusammen mit Kollegen aus den USA und Kanada in der Early Edition der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“(PNAS) vor.
Bisherige Forschungen gehen davon aus, dass an dem Regenerationsprozess der Plattwürmer oder Planarien hunderte von Genen beteiligt sind. Die Frage ist, wie werden diese Gene reguliert? Wissenschaftler suchen deshalb mit modernsten Techniken nach den Steuerelementen von Genen wie den kleinen RNAs, insbesondere den microRNAs (miRNAs).
Einzigartiges Modellsystem
Unter den Tausenden von Planarienarten hat sich Team aus Forschern in Deutschland, Kanada und den USA den Plattwurm der Art Schmidtea mediterranea ausgesucht. 30 Prozent der Zellen dieser Art besteht aus Stammzellen, und ist damit ein einzigartiges Modellsystem die Funktion von Stammzellen zu untersuchen.
Viele der Planariengene ähneln denen des Menschen und auch viele Gene, die im Zusammenhang mit den Stammzellen und den Selbstheilungskräften der Planarien stehen, sind beim Menschen konserviert. Die Forscher erhoffen sich deshalb von der Erforschung der Planarien Einblicke in die Regenerationsmechanismen und die Stammzellbiologie des Menschen.
Fahndung nach microRNAs
Die MDC Forscher und ihre Kollegen in den USA und Kanada fahndeten sowohl in den Stammzellen der Planarien als auch in ihrem gesamten Organismus nach kleinen RNAs. Dabei entdeckten sie zirka 60 neue microRNA Gene und zeigten, dass gut zehn microRNAs spezifisch mit Stammzellbiologie verknüpft sind und daher wahrscheinlich in der Regeneration eine Rolle spielen. Einige dieser microRNAs gibt es auch beim Menschen.
Weiter fand das Forscherteam auch Millionen so genannter piRNAs. Das ist eine erst kürzlich entdeckte neue Sorte kleiner RNA Gene, die wichtig für die Stabilität des genetischen Materials sind. Die Forscher konnten zeigen, dass piRNAs in großen Mengen in planarischen Stammzellen vorhanden sind und dort mit ähnlichen Mechanismen wie in Säugetieren funktionieren.
„Unsterbliche“ Stammzellen
Da Stammzellen quasi unsterblich sind, müssen sie ihr genetisches Erbmaterial strikt unter Kontrolle halten. Aus diesem Grund legen piRNAs bei der Fliege und der Maus springende Gene (Transposons) still. Diese Gene können ihren Ort im Genom wechseln und dadurch Mutationen auslösen.
Aufgrund ihrer Analysen vermuten die Forscher, dass die piRNAs bei den Planarien Stammzellen eine ähnliche Funktion haben. Das sollen jetzt weitere Forschungen zeigen.
(idw – Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch, 07.07.2009 – DLO)
