Glioblastom und Autismus: Möglicher Mechanismus für die Fehlentwicklung von Nervenzellen gefunden

Menschliche Zellen erzeugen nach dem Bauplan, den unsere DNA enthält, Proteine, die bestimmte Funktionen erfüllen. Ein wesentlicher Schritt dabei ist das Ablesen der DNA und das Umschreiben der Information in mRNA, die sogenannte Transkription. Eine multizentrische Studie unter maßgeblicher Beteiligung der MedUni Wien belegt nun erstmals, dass ein bestimmtes Protein, PHF3, eine wichtige Rolle in der Transkription spielt: Durch seine Bindung an das Enzym RNA-Polymerase II (POL II) wird der Ablesevorgang moduliert. PHF3 bindet über eine bestimmte Stelle auf seiner Oberfläche, die sogenannte SPOC-Domäne, an POL II. Ist SPOC defekt oder nicht vorhanden, kann PHF3 nicht anbinden und es kommt zu Fehlentwicklungen bei der Produktion von Nervenzellen. Dies könnte eine der Ursachen für Autismus und Glioblastome sein. Die Studie wurde nun im renommierten Journal Nature Communications veröffentlicht.

Im Zentrum der Arbeit steht das Protein PHF3. Es war bekannt, dass autistische Personen häufig Mutationen in PHF3 aufweisen und dass bei Glioblastomen (die häufigsten bösartigen Hirntumore) nur sehr geringe Mengen an PHF3 nachgewiesen werden können.

Studienleiterin Dea Slade, Molekularbiologin an den Max Perutz Labs (ein Joint Venture der  Medizinischen Universität Wien und der Universität Wien) und seit September 2021 an der Universitätsklinik für Radioonkologie von MedUni Wien und AKH Wien sowie Mitglied des Comprehensive Cancer Center der beiden Institutionen, erklärt: „In der Arbeit konnten wir nicht nur als erstes ForscherInnenteam weltweit belegen, dass PHF3 ein Transkriptionsfaktor ist und dass es über die SPOC-Domäne an POL II bindet. Wir konnten auch zeigen, dass das Protein durch die SPOC-Domäne die Ausbildung von Nervenzellen, also die neuronale Differenzierung, maßgeblich beeinflusst. Fehlte das Protein, konnten keine Nervenzellen gebildet werden, womit ein Zusammenhang zwischen dem Fehlen von PHF3 oder SPOC und der Entstehung von Autismus und Glioblastomen naheliegt.“

Umfassende Betrachtung
Die Untersuchung wurde an Zelllinien ausgeführt und erfolgte aus verschiedenen Blickwinkeln. Slade: „Wir haben die biochemische Interaktion von PHF3 beziehungsweise SPOC mit POL II ebenso untersucht, wie seine Interaktion auf der Zellebene, also wie das Protein die Funktion der Zelle beeinflusst. Nicht zuletzt haben wir auch die Ebene der Differenzierung betrachtet, also wie das zelluläre Netzwerk beeinflusst wird. Das gibt uns einen sehr genauen Einblick in die Rolle, die PHF3 bei der Entwicklung neuronaler Zellen spielt.“

Um auf den Menschen anwendbare Ergebnisse zu erhalten, möchte das Team seine Erkenntnisse im nächsten Schritt im Tiermodell prüfen.

Die Arbeit entstand als Kooperation zwischen den Max Perutz Labs, dem Max Delbrück Center in Berlin, dem Central European Institute of Technology der Masaryk Universität in Brünn, dem Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP), dem Institut für Molekulare Biotechnology (IMBA) und dem Institute of Science and Technology (IST Austria).

Service: Nature Communications
“PHF3 regulates neuronal gene expression through the Pol II CTD reader domain SPOC”. Lisa-Marie Appel, Vedran Franke, Melania Bruno, Irina Grishkovskaya, Aiste Kasiliauskaite, Tanja Kaufmann, Ursula E. Schoeberl, Martin G. Puchinger, Sebastian Kostrhon, Carmen Ebenwaldner, Marek Sebesta, Etienne Beltzung, Karl Mechtler, Gen Lin, Anna Vlasova, Martin Leeb, Rushad Pavri, Alexander Stark, Altuna Akalin, Richard Stefl, Carrie Bernecky, Kristina Djinovic-Carugo & Dea Slade.
NATURE COMMUNICATIONS, https://doi.org/10.1038/s41467-021-26360-2
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