Ein Gen erschwert das Lernen
Lernschwäche beim Wiedemann-Steiner-Syndrom kann jetzt im Labor erforscht werden
Das Wiedemann-Steiner-Syndrom ist eine seltene, genetisch bedingte Krankheit. Patienten leiden bereits in jungen Jahren neben körperlichen Auffälligkeiten vor allem unter Gedächtniseinschränkungen. Die genetische Ursache konnte bereits vor wenigen Jahren auf ein einzelnes Gen (MLL1) zurückgeführt werden. Bisher ist noch unklar, wie die Genveränderungen zur Ausprägung der Erkrankung führen und es gibt leider nur unzureichende Therapiemöglichkeiten. Mira Jakovcevski vom Max-Planck-Institut für Psychiatrie in München hat ein Mausmodell entwickelt, mit dem die Krankheit und mögliche Therapieansätze erforscht werden können.
Um die Lernschwäche beim Wiedemann-Steiner-Syndrom besser behandeln zu können, muss man zunächst die Ursachen verstehen.
© MPI für Psychiatrie / M. Jakovcevski
Verschiedenste Veränderungen an einem einzigen Gen (MLL1) können zur Entstehung des Wiedemann-Steiner-Syndroms führen. Durch Entfernen eines entscheidenden Abschnittes des MLL1-Gens in der Maus konnte Mira Jakovcevski den wichtigsten Aspekt der Krankheit, die Gedächtniseinschränkung, in einem langjährigen Projekt an der Icahn School of Medicine at Mount Sinai in New York und am Max-Planck-Institut für Psychiatrie nachbilden. Viele der an der Studie beteiligten Wissenschaftler waren von der auffällig reduzierten Lernleistung der Tiere überrascht. Obwohl es sich nur um ein Gen handelt, das für die Bildung eines einzigen Eiweißes zuständig ist, ruft es trotzdem starke Verhaltensauffälligkeiten hervor.
Das MLL1 Gen kann durch sogenannte epigenetische Prozesse die Regulierung von anderen Genen verändern. “Epigenetisch” nennt man Abläufe, die nicht die eigentliche Erbinformation in einer Zelle verändern, sondern diese nur besser oder schlechter zugänglich machen. Ein epigenetisch reguliertes Gen wird beispielsweise mit einer chemischen Markierung versehen, was dann Auswirkungen auf die Menge des Genprodukts haben kann. “Das bedeutet, dass diese Veränderungen theoretisch wieder rückgängig gemacht werden können”, erklärt Mira Jakovcevski.
Solche epigenetischen Mechanismen haben die Wissenschaftler im Mausmodell betrachtet und sich dabei auf die für die Lernleistung wichtigen Nervenzellen des Gehirns konzentriert. In einem Screening über sämtliche in Nervenzellen vorhandenen Gene konnten die Forscher im Gehirn der Mäuse mit funktionslosem MLL1 auf vielen verschiedenen Genen veränderte epigenetische Markierungen finden.
Bei einigen dieser Gene, wie beispielsweise MEIS2, führten die unterschiedlichen Markierungen tatsächlich zu veränderten Mengen der entsprechenden Genprodukte, deren Bedeutung für Gedächtnisleistungen die Forscher ebenfalls zeigen konnten. MEIS2 konnte bereits im letzten Jahr in einer humangenetischen Studie mit Lernschwierigkeiten in Verbindung gebracht werden. „In einem nächsten Schritt möchten wir testen, ob sich durch Wiederherstellung ausreichender Mengen der betroffenen Genprodukte die Lernleistung der Mäuse verbessern lässt“, sagt Mira Jakovcevski. „Das wäre ein wichtiger erster Schritt zur Entwicklung spezifischer Therapien für das Wiedemann-Steiner-Syndrom.“
Originalveröffentlichung
Mira Jakovcevski et al.; Neuronal Kmt2a/Mll1 Histone Methyltransferase is essential for Prefrontal Synaptic Plasticity and Working Memory; Journal of Neuroscience, 1 April 2015
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