Genexpression und Signalwirkung

Genexpression und Signalwirkung

Funktion von miRNAs bei Aufrechterhaltung und Differenzierung von Stammzellen unter normalen Bedingungen, Stress oder Krankheit in der Fruchtfliege Drosophila

Unsere Arbeitsgruppe befasst sich mit der Funktion von miRNAs bei der Aufrechterhaltung bzw. Differenzierung von Zellen unter normalen oder pathogenen Bedingungen sowie bei besonderer Belastung. Wir konnten zeigen, dass miRNA-gesteuerte Regelkreise durch feedback- oder feedforward-kontrollierte Signalwege gebildet werden. Dies reduziert transkriptionelles Rauschen und stimmt die Genexpression fein ab, wodurch letztlich das gesamte Genexpressionsprofil der Zelle reguliert wird. miRNAs haben daher wichtige Funktionen bei der Steuerung von Zellteilung oder Zelldifferenzierung. Sind miRNA-Level bei Stress oder Krankheit fehlreguliert, stört dies deshalb Geweberegenerierung und Homöostase empfindlich.


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Ein Schwerpunkt unserer Arbeit ist die Analyse des Dystrophin-Glycoprotein-Komplexes: Ist dieser im Menschen beeinträchtigt, sind Muskeldystrophien und Hirn-Anomalien die Folge. Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass Stress den altersabhängigen Verlauf von Muskeldystrophien verschlimmern und sogar in Wildtyp-Fruchtfliegen Muskeldegeneration auslösen kann – ein Prozess bei dem miRNAs eine wichtige Rolle spielen. Wir wollen durch detaillierte Analysen der Interaktionen von Proteinen und den diese regulierenden miRNAs verstehen, auf welche Weise der Dystrophin-Glycoprotein-Komplex unter normalen Bedingungen und bei besonderer Belastung reguliert wird.


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Ein weiterer Fokus unserer Forschung ist die Rolle des miRNA-Signalweges in Stammzellen: Als Modell nutzen wir die Keimbahn- und neuronalen Stammzellen der Fruchtfliege. Unsere Studien zeigen, dass hormonelle Signalwege und miRNAs die Differenzierung dieser Stammzellen regeln. Steroidhormone kontrollieren die Expression von miRNAs, die wiederum in feedback-Regelkreisen die Stärke der hormonellen Signalwege steuern. Durch diese Rückkopplung werden die Signale gesteuert und fein abgestimmt, die Teilung, Aufrechterhaltung und Differenzierung der Stammzellen den externen Bedingungen anpassen.


Zusammenfassend haben wir herausgefunden, dass miRNAs wichtige Funktionen haben als

  • Räumlich-zeitliche Determinanten des Zellschicksals
  • Stabilisatoren für Differenzierungsvorgänge
  • Elemente in der Stress-Antwort

Unsere Studien zeigen, dass miRNAs wichtige Kanalisationsfaktoren sind, die biologischen Systemen Stabilität und Robustheit gegenüber Fehlern oder zufälligen Schwankungen verleihen.


Pressemitteilungen & Neues aus der Forschung

Von Diät bis Völlerei: Zellen passen sich an

Wir ernähren uns mitunter sehr wechselhaft. Wie genau Körperzellen das wechselnde Angebot an Nährstoffen ausgleichen, ist bisher weitgehend unklar. Forscher um Halyna Shcherbata am MPI für biophysikalische Chemie haben jetzt durch ihre Arbeit an Fruchtfliegen herausgefunden, dass sogenannte Mikro-RNAs bei dieser Regulation eine wichtige Rolle spielen. mehr

Yearbook Article (2015)<em><br /></em>
Nicht nur "An" und "Aus": Mikro-RNAs sorgen für die Feinabstimmung bei der Genexpression
Die Forschungsgruppe Genexpression und Signalwirkung befasst sich mit den vielfältigen Funktionen von Mikro-RNAs (miRNAs) unter Stressbedinungen oder im Krankheitsfall. Dank miRNAs können Fehler oder zufällige Schwankungen bei der Genexpression abgefedert werden mit dem Vorteil, dass Zellen sich korrekt spezialisieren und ihre Eigenschaften bewahren. Dies garantiert, dass jede Zelle über ihr jeweils optimales Repertoire an Proteinen verfügen kann und somit ihre spezifischen Aufgaben erfüllt. Als Modellorganismus dienen Fruchtfliegen der Art Drosophila melanogaster. mehr

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