Neuronen verändern ihre eigene DNA

06.05.2015

Die Stabilität der DNA ist der Schlüssel zu einem langen und glücklichen Leben, daher versucht die Zelle mit Hilfe spezieller molekularer Maschinen alle Mutationen zu eliminieren. Hier sei natürlich an das Phänomen des Crossing Overs erinnert, das beispielsweise bei der Reifung von Keimzellen (und allgemein in sich teilenden Zellen) auftritt - beim Crossing Over findet ein großangelegter Austausch von DNA-Fragmenten zwischen homologen Chromosomen statt .

Dieser Prozess wird jedoch sorgfältig kontrolliert und ist immer noch an die Zellteilung gebunden. Die anderen Fälle von Genominstabilität entstehen entweder durch äußere Ursachen (wie mutagene Strahlung) oder durch die nicht sehr präzise Arbeit molekularer Maschinen, die an der DNA-Duplikation und -Reparatur beteiligt sind. Eine normale, gesunde Zelle versucht so genau wie möglich, Veränderungen in den Chromosomen zu überwachen und, wenn möglich, alles so wiederherzustellen, wie es war.

Umso überraschender sind die Ergebnisse der Forschungsgruppe von Hongjun Song an der Johns Hopkins University. Er und seine Mitarbeiter fanden heraus, dass normale, ausgereifte Gehirnneuronen mithilfe epigenetischer Markierungen ständig Änderungen an ihrer eigenen DNA vornehmen. Wie Sie wissen, muss die Zelle, um die Aktivität eines bestimmten Gens zu ändern, nicht in die Nukleotidsequenz eingreifen, es reicht aus, das Gen mit speziellen Markern zu versehen, die es für Proteine, die RNA synthetisieren, weniger attraktiv machen. Diese Marker sind Methylgruppen, die an die stickstoffhaltige Base von Cytosin gebunden sind, einem der vier „Buchstaben“ des genetischen Codes. (In Klammern, nur für den Fall, stellen wir fest, dass Methylmarkierungen und epigenetische Regulation im Allgemeinen bei weitem nicht die einzige Möglichkeit sind, die Genaktivität zu kontrollieren.)

Die DNA-Methylierung ist einfach, aber es kommt vor, dass die Markierung von Cytosin entfernt werden muss. Das geht nicht mehr so ​​einfach, und hier wird eine ganze Kette von Reaktionen in Gang gesetzt, und ganz nebenbei wird der beschriftete „Buchstabe“ ausgeschnitten und an seiner Stelle ganz normales, unmethyliertes Cytosin eingefügt. Das heißt, in einer der DNA-Ketten entsteht ein Loch, was ein starkes Element der Instabilität darstellt - schließlich kann ein anderer „Buchstabe“ fälschlicherweise hierher gelangen, und wir erhalten eine echte Mutation. Dennoch sind die Prozesse der DNA-Methylierung und -Demethylierung in Säugetierzellen ziemlich aktiv, selbst in einem so „empfindlichen“ Organ wie dem Gehirn, das im Allgemeinen maximal vor einer unvorhersehbaren äußeren Umgebung und dem Rest des Körpers geschützt ist.

In ihrem Artikel in Nature Neuroscience schreiben die Autoren, dass in Gehirnneuronen der Maus die Demethylierungsaktivität eindeutig mit der synaptischen Zellplastizität assoziiert war. Unter synaptischer Plastizität versteht man die Fähigkeit eines Neurons, die Stärke der interneuronalen Verbindung mit seinen Nachbarn zu regulieren - dank ihr kann der Impuls in der Kette schwächer oder zunehmen. Auf molekularer Ebene zeigt sich dies daran, wie sich die Anzahl der Neurotransmitter, die ein Signal von einem Neuron zum anderen übertragen, und wie sich die Anzahl der Neurotransmitter-Rezeptoren auf der „Empfängerseite“ ändert – je größer die Bandbreite der Veränderungen, desto größer die Plastizität des Neurons. Wenn also das Tet3-Gen, das die Demethylierung unterdrückt, in Gehirnzellen ausgeschaltet wurde, nahm die synaptische Plastizität zu; umgekehrt nahm die Plastizität ab, wenn die Tet3-Aktivität stimuliert wurde.

Weitere Experimente zeigten, dass das Tet3-Gen das Niveau des synaptischen GluR1-Proteins beeinflusst, das nur als Rezeptor für Neurotransmitter dient. Wenn Neuronen begannen, auf den unbedeutendsten Stimulus zu reagieren, nahm die Tet3-Aktivität zu und infolgedessen nahm der GluR1-Rezeptorspiegel ab - das heißt, die Zellen reagierten nicht mehr auf die geringsten Änderungen der Impulse, die Synapsen kehrten in den normalen Betriebsmodus zurück. Aber auch das Gegenteil könnte der Fall sein: Wenn die Aktivität von Synapsen stark reduziert war, nahm sie in Tet3 ebenfalls ab, sodass der GluR1-Spiegel stieg – was sich wiederum in der Arbeit von Synapsen widerspiegelte. Die Aktivität des für die Demethylierung verantwortlichen Gens konnte am Zustand der DNA erkannt werden, daran, wie oft ein Nukleotid darin herausgeschnitten wurde.

Synaptische Plastizität wird mit der Lernfähigkeit in Verbindung gebracht – es wird angenommen, dass je mehr es ist, desto besser für das Gehirn. Aber es muss offensichtlich irgendeine Art von Regulatoren haben, von denen sich unerwarteterweise das Tet3-Gen herausstellte, das auf Änderungen in der Aktivität von intereuronalen Kontakten reagiert. Natürlich stellt sich die Frage, wie genau diese „Mikrochirurgie“ der DNA, also das ständige Herausschneiden von Buchstaben aus einer Folge von Nukleotiden, die Fähigkeit von Synapsen beeinflusst, auf unterschiedliche Signale zu reagieren. Möglicherweise fallen die Lücken in den DNA-Ketten genau auf die Gene, die direkt die Stärke und Empfindlichkeit von Synapsen beeinflussen, aber was genau dort passiert, kann nur durch weitere Forschung bekannt werden.

<< Zurück: Multifunktionale Überlastrelais der Serie EMT6 von EATON 06.05.2015

>> Weiter: Kompakte Canon imageFormula DR C240 05.05.2015

Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Kunstleder zur Touch-Emulation 15.04.2024

In einer modernen Technologiewelt, in der Distanz immer alltäglicher wird, ist es wichtig, die Verbindung und das Gefühl der Nähe aufrechtzuerhalten. Jüngste Entwicklungen bei künstlicher Haut durch deutsche Wissenschaftler der Universität des Saarlandes läuten eine neue Ära der virtuellen Interaktionen ein. Deutsche Forscher der Universität des Saarlandes haben ultradünne Folien entwickelt, die das Tastgefühl über eine Distanz übertragen können. Diese Spitzentechnologie bietet neue Möglichkeiten der virtuellen Kommunikation, insbesondere für diejenigen, die weit von ihren Lieben entfernt sind. Die von den Forschern entwickelten ultradünnen, nur 50 Mikrometer dicken Folien lassen sich in Textilien integrieren und wie eine zweite Haut tragen. Diese Folien fungieren als Sensoren, die taktile Signale von Mama oder Papa erkennen, und als Aktoren, die diese Bewegungen an das Baby weiterleiten. Durch die Berührung des Stoffes durch die Eltern werden Sensoren aktiviert, die auf Druck reagieren und den ultradünnen Film verformen. Das ... >>

Petgugu Global Katzenstreu 15.04.2024

Die Pflege von Haustieren kann oft eine Herausforderung sein, insbesondere wenn es darum geht, Ihr Zuhause sauber zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine neue interessante Lösung vorgestellt, die Katzenbesitzern das Leben erleichtert und ihnen hilft, ihr Zuhause perfekt sauber und ordentlich zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine einzigartige Katzentoilette vorgestellt, die den Kot automatisch ausspülen kann und so Ihr Zuhause sauber und frisch hält. Dieses innovative Gerät ist mit verschiedenen intelligenten Sensoren ausgestattet, die die Toilettenaktivität Ihres Haustieres überwachen und nach dem Gebrauch eine automatische Reinigung aktivieren. Das Gerät wird an die Kanalisation angeschlossen und sorgt für eine effiziente Abfallentsorgung, ohne dass der Eigentümer eingreifen muss. Darüber hinaus verfügt die Toilette über einen großen spülbaren Stauraum, was sie ideal für Haushalte mit mehreren Katzen macht. Die Petgugu-Katzentoilettenschüssel ist für die Verwendung mit wasserlöslicher Streu konzipiert und bietet eine Reihe zusätzlicher ... >>

Die Attraktivität fürsorglicher Männer 14.04.2024

Das Klischee, dass Frauen „böse Jungs“ bevorzugen, ist schon lange weit verbreitet. Jüngste Untersuchungen britischer Wissenschaftler der Monash University bieten jedoch eine neue Perspektive zu diesem Thema. Sie untersuchten, wie Frauen auf die emotionale Verantwortung und Hilfsbereitschaft von Männern reagierten. Die Ergebnisse der Studie könnten unser Verständnis darüber verändern, was Männer für Frauen attraktiv macht. Eine von Wissenschaftlern der Monash University durchgeführte Studie führt zu neuen Erkenntnissen über die Attraktivität von Männern für Frauen. Im Experiment wurden Frauen Fotos von Männern mit kurzen Geschichten über deren Verhalten in verschiedenen Situationen gezeigt, darunter auch über ihre Reaktion auf eine Begegnung mit einem Obdachlosen. Einige der Männer ignorierten den Obdachlosen, während andere ihm halfen, indem sie ihm beispielsweise Essen kauften. Eine Studie ergab, dass Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten, für Frauen attraktiver waren als Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten. ... >>

Elektronischer Helm für LKW-Fahrer 14.04.2024

Verkehrssicherheit, insbesondere für Fahrer schwerer Baumaschinen, hat für Ingenieure und Wissenschaftler höchste Priorität. Vor diesem Hintergrund hat das deutsche Fraunhofer-Institut für Strukturfestigkeit und Systemzuverlässigkeit ein neues Produkt vorgestellt – einen elektronischen Helm, der Fahrer beim Führen von Baufahrzeugen vor schweren Verletzungen schützen soll. Ein neuer elektronischer Helm, der von einem Team von Ingenieuren des Fraunhofer-Instituts entwickelt wurde, eröffnet neue Perspektiven für die Sicherheit von Lkw- und Baumaschinenfahrern. Das Gerät ist in der Lage, das Ausmaß der Erschütterungen im Fahrzeuginnenraum zu überwachen und den Fahrer vor möglichen Gefahren zu warnen. Grundlage der Helmfunktion ist ein eingebauter piezoelektrischer Sensor, der bei physikalischer Verformung Strom erzeugt. Dieser Mechanismus ermöglicht es dem Gerät, auf die für Baumaschinen typischen starken Vibrationen zu reagieren. Wenn die Verformung sichere Werte überschreitet, wird am Helm ein Alarmsystem aktiviert. ... >>

Antivitamine statt Antibiotika 13.04.2024

Das Problem der bakteriellen Resistenz gegen Antibiotika wird immer gravierender und stellt eine Gefahr für die wirksame Behandlung von Infektionen dar. Vor diesem Hintergrund suchen Forscher nach neuen Wegen zur Bekämpfung von Superbakterien. Eine vielversprechende Richtung ist der Einsatz von Antivitaminen, die antibakteriell wirken können. Obwohl Antivitamine als das Gegenteil von Vitaminen bekannt sind, haben sie sich als vielversprechendes Mittel im Kampf gegen bakterielle Antibiotikaresistenzen erwiesen. Eine von Wissenschaftlern der Universität Göttingen in Deutschland durchgeführte Studie bestätigte ihr Potenzial bei der Entwicklung neuer Medikamente zur Bekämpfung gefährlicher Infektionen. Angesichts der Zunahme antibiotikaresistenter Superbakterien besteht die Notwendigkeit, alternative Behandlungsmethoden zu finden. Antivitamine sind Moleküle, die den Vitaminen ähneln, aber die bakterielle Aktivität hemmen können, ohne den menschlichen Körper zu schädigen. Derzeit kennt die Wissenschaft nur drei Antivitamine: Rose ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv Kinder als Mittel gegen Bluthochdruck 16.10.2010 Kinder gehen ihren Eltern oft auf die Nerven, schonen aber ihre Blutgefäße. Zu diesem Schluss kamen amerikanische Physiologen, die 200 Männer und Frauen im Alter von 20 bis 68 Jahren mit einem Blutdruckmessgerät versorgten. Der Druck wurde Tag und Nacht aufgezeichnet. Es stellte sich heraus, dass sie bei den kinderlosen Versuchsteilnehmern deutlich höher war. Besonders groß ist der Unterschied bei Frauen: Bei Müttern liegt der systolische (obere) Druck durchschnittlich 12 Millimeter und der diastolische (untere) Druck 7 Millimeter niedriger als bei Kinderlosen. Die Autoren der Studie glauben, dass Kinder ihren Eltern ein Gefühl der "Notwendigkeit" vermitteln, das als Puffer gegen viele Probleme und Belastungen des Lebens dient.

Voll sehen Archiv für Wissenschafts- und Technologienachrichten, neue Elektronik

Alle Sprachen dieser Seite

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen

www.diagramm.com.ua
2000-2024