Ein internationales Team von Forschern aus Deutschland, Kanada und den USA hat kleine RNA-Moleküle als zentrale Steuerelemente der Regeneration von Plattwürmern (Planarien) identifiziert[1] – die sogenannten Piwi-interacting RNAs (piRNAs), also RNA-Moleküle, die mit Piwi-Proteinen interagieren. Aufgrund der erstaunlichen Ähnlichkeit vieler Planariengene mit denen beim Menschen versprechen sich die Forscher hiervon und über weitere Studien tiefere Einblicke in menschliche Regenerationsmechanismen. Diese könnten im Hinblick auf viele Erkrankungen, bei denen Gewebe zugrunde geht – wie beispielsweise bei Herzinfarkt oder Schlaganfall – Bedeutung gewinnen.

©  Picture-Alliance/Klett GmbH
Plattwürmer sind unscheinbare, nur einige Millimeter große Tiere, die über eine außerordentliche Regenerationsfähigkeit verfügen. Wenn man sie halbiert oder in kleinere Teile zerschneidet, wächst aus jedem einzelnen Teilstück wieder ein vollständiger Plattwurm heran. Aus diesem Grund sind die Würmer bereits seit geraumer Zeit von großem Interesse für die Wissenschaft.

Für die aktuellen Forschungsarbeiten haben sich die Forscher, die unter anderem im Max-Delbrück-Centrum für molekulare Medizin in Berlin-Buch tätig sind, auf die Plattwurmart Schmidtea mediterranea fokussiert. Hauptgrund für diese Entscheidung war, dass fast jede dritte Zelle dieser Tierart eine Stammzelle ist, die sich in viele Zellen weiterentwickeln kann. Die für die Regulation der Gene wichtigen piRNA-Moleküle wurden erst kürzlich entdeckt: Sie legen bei der Fliege und der Maus springende Gene still. Nun haben die Wissenschaftler auch beim Plattwurm eine große Zahl von piRNAs identifizieren können. Hier kommt diese RNA-Art ausschließlich in den Stammzellen vor und ist vermutlich – ähnlich wie bei der Fliege und der Maus – für die Kontrolle des genetischen Erbmaterials verantwortlich.

Piwi-Proteine ihrerseits sind während der Evolution weitgehend unverändert geblieben und kommen sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren vor. Der Name Piwi steht für „P-element induced wimpy testis“. Das Homolog beim Menschen wird Hiwi genannt, beim Maushomolog spricht man vom Miwi. Piwi-Proteine werden nur in Keimzellen (Ei- und Samenzellen) exprimiert und sind für deren Entwicklung unabdingbar. Derzeit wird vermutet, dass piRNAs und Piwi-Proteine auf molekularer Ebene interagieren und so die Expression von Genen bei der Keimzellreifung steuern.

Da viele bei Planarien gefundenen Gene auch beim Menschen vorhanden sind, kann das Verständnis der Regeneration bei Planarien wichtige Informationen für die Regenerationsmechanismen und auch die Stammzellbiologie des Menschen liefern. Die weitere Forschung will die genaue Rolle der piRNAs bei der Regeneration der Plattwürmer charakterisieren, um daraus abzuleiten, ob die piRNAs beim Plattwurm und beim Menschen auf eine vergleichbare Art und Weise wirken.



Literaturtipp:

1 Friedländer et al., High-resolution profiling and discovery of planarian small RNAs, PNAS, 2009, Volume 106, pp. 11546–11551

Stand: 14. Januar 2010