Identifizierung und Charakterisierung von neuen Genen für die ...

Zusammenfassung
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In dieser Arbeit wurde eine Microarray-Expressionsanalyse mit dem Ziel durchgeführt, neue Gene mit
regionalisierter Expression im cerebralen Cortex der Maus zu finden. Die auf diese Weise gefundenen
Gene wurden annotiert und mittels in-situ-Hybridisierung verifiziert. Neben bekannten Genen wurden 26
neue ESTs gefunden, von denen 5 in dieser Arbeit ausführlicher dargestellt wurden. Diese konnten als
neue Markergene für die Cortexentwicklung identifiziert werden, die bisher noch gar nicht bzw. nicht für
den Cortex veröffentlich sind. Die Befunde sind zum Teil sehr überraschend gewesen und konnten
bisherige Annahmen zu den Genen widerlegen. So zeigte das Gen Nse1 eine fast ausschließliche
Expression im Gehirn und dort im frontalen Cortex, obwohl es aufgrund seiner bekannten Funktion in der
Hefe als ein ubiquitäres Gen postuliert wurde, was allerdings auch längere Zeit verhindert haben mag,
dass die Expression dieses Gens bisher genauer untersucht wurde. Mit seiner möglichen Funktion in der
Genregulation durch Beeinflussung des Chromatinzustandes ist eine wichtige Rolle in der
Gehirnentwicklung anzunehmen, so dass diese Entdeckungen gute Grundlagen weiterer Forschung sein
dürften, insbesondere da der frontale Cortex auch beim Menschen für dessen höhere kognitiven
Leistungen sowie das soziale Verhalten eine besondere Rolle spielt.
In dem Wettstreit der beiden Theorien um die Cortexspezifizierung, dem Protocortex-Modell auf der
einen Seite, welches die „Fernprogrammierung“ des Cortex durch einwachsende thalamische Afferenzen
annimmt, und dem Protomap-Modell auf der anderen Seite, welches intrinsische Faktoren vorzieht,
konnten in dieser Arbeit weitere 2 Gene gefunden werden, die bereits eine intrinsische Identifizierung
zulassen. Die Gene ERM (Etv5) und TRIM46 zeigten Expression in ihren speziellen corticalen Arealen
bereits vor dem Eintreffen thalamo-corticaler Projektionen zum Stadium E14 und behielten diese bis zum
Abschluss der embryonalen Cortexentwicklung bei bzw. weiteten diese darüber hinaus aus.
Das Gen TRIM46 wurde für eine detailliertere Analyse ausgewählt, weil es einer bekannten Proteinfamilie
angehört, von deren Vertretern viele an Krankheiten auch im Menschen beteiligt sind. Im Rahmen dieser
Arbeit wurde eine Knock-out-Maus von TRIM46 angefertigt und die Tiere vom embryonalen Stadium E9
an bis zu einem adulten Alter von 10 Monaten hinsichtlich eines Phänotyps untersucht. Hierbei konnte im
Gehirn keine offensichtliche morphologische Veränderung festgestellt werden und auch bekannte
Markergene blieben in ihrer Expression unverändert, wobei eine solche Markeranalyse allerdings keinen
Anspruch auf Vollständigkeit haben kann, sondern nur eine bestimmte Anzahl aus rationalen Motiven
ausgewählt wurde. Das Gen zeigte neben dem Gehirn aber auch Expression im Endothel von wachsenden
Arterien und anderen Endothelien in der Lunge, der Niere, der Harnblase, dem Darm, dem Innenohr, dem
Auge. Hier konnten Abnormitäten in den Tieren festgestellt werden, allerdings mit relativ geringen
Penetranzen von einigen Prozent der Geborenen. Es zeigten sich Blutungen mit Entzündungen in der
Lunge und in einem Einzelfall erhöhte Glukosespiegel im Urin. Auffälliger waren die Ausbildungen von
Tumoren in mehreren der Tiere. Zur genaueren Charakterisierung dieser Vorfälle müssten Langzeitstudien
mit einer größeren Tierzahl durchgeführt werden. Auch Versuche zur gezielten Tumorinduktion wären
sinnvoll. Ferner besteht Berechtigung zu der Aussicht, dass mit weiter fortschreitendem Alter der
Versuchstiere sich noch ein deutlicherer Phänotyp entwickeln kann bzw. die Penetranzen steigen, da – wie
in der Diskussion besprochen – mehrere verwandte und Gene ähnlichen Typs erst chronisch über einen
längeren Zeitraum zu einem Ausbruch der jeweiligen Defekte führen. Dies kann auf die Funktion dieser
Proteine als E3-Ubiquitinligase begründet werden, die andere Proteine über den Abbau im Proteasom
regulieren und bei Wegfall dieser Funktion zu einer Akkumulation dieser Zielproteine in den Zellen
führen mögen, die irgendwann im Leben der Zellen bzw. Tiere an Toleranzgrenzen stößt. In diesem
Zusammenhang wurde auch diskutiert, ob vielleicht eine Überexpression, also „Knock-in“ statt eines
Knock-outs zu akuteren Effekten führen würde.