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Psycho-Molekül

Ringförmige RNA steuert Filter im Gehirn

Ein Nukleotid-Ring steuert, ob sich Mäuse an Reize gewöhnen. Es gibt Hunderte dieser lange unterschätzten Stoffe. Womöglich sind sie entscheidend für eine Vielzahl von Hirnfunktionen.
Verplaquetes Hirngewebe

Ohne das ringförmige RNA-Molekül Cdr1as im Gehirn zeigen Mäuse Symptome psychischer Krankheiten. Das entdeckte eine Arbeitsgruppe um Nikolaus Rajewsky vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin. In der jetzt in "Science" erschienenen Untersuchung kommt das Team zu dem Schluss, dass das zirkuläre Molekül die Abläufe in den Synapsen der Zellen verändert, indem es andere RNA-Moleküle stabilisiert und transportiert. Für die Studie schnitten die Forscher mit Hilfe eines CRISPR/Cas9-Konstrukts das Gen für Cdr1as aus dem Erbgut der Versuchsmäuse – dadurch schütteten betroffene Zellen mehr Botenstoffe aus. Im Verhalten der Mäuse zeigte sich die Veränderung in der Reaktion der Tiere auf wiederholte starke Reize: Normalerweise gewöhnen sich die Tiere an wiederholte Reize wie zum Beispiel laute Geräusche – die veränderten Mäuse konnten das nicht; parallel verhält es sich bei manchen psychischen Erkrankungen bei Menschen. Nach Angaben der Arbeitsgruppe bietet Cdr1as das erste Beispiel veränderten Verhaltens durch zirkuläre RNA.

Zirkuläre RNA (circRNA) galten lange als exotische Form der Ribonukleinsäuren – doch seit ein paar Jahren ist klar, dass es hunderte Varianten dieser Moleküle gibt und sie vor allem in Nervengewebe vorliegen. Die Ringe sind außerdem beständiger als lineare RNA-Stränge und deswegen lange im Zellplasma zu finden. Nach früheren Untersuchungen stellten Fachleute die These auf, dass circRNA eine Rolle bei der Genregulation spielt, und zwar indem sie andere RNA-Stränge an sich bindet. Zum Beispiel microRNAs, die steuern, welche Gene wie oft in Proteine übersetzt werden. Das Team von Rajewsky identifizierte nun zwei solcher microRNA, von denen Dutzende gleichzeitig an Cdr1as binden – und auf diese Weise wohl stabilisiert werden: In Mäusen ohne Cdr1as fand die Arbeitsgruppe weniger der beiden Regulatormoleküle, was die Genaktivierung und Proteinausschüttung der Synapsen veränderte. Dadurch funktionierte die Präpulsinhibition nur noch unzureichend, ein neuronaler Mechanismus, der die Reaktion auf wiederkehrende Reize abschwächt. Die Arbeitsgruppe vermutet nun, dass auch andere zirkuläre RNA-Moleküle auf diese Weise wesentliche Hirnfunktionen steuern.

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