34.3.1.16 Proneurale und neurogene Gene in Vertebraten

Nur zwei neurogene Gene wurden zum Zeitpunkt der Drucklegung dieses Buches in klassischen Mutations-Screens in Vertebraten beobachtet: white tail und mind bomb sind Zebrafisch-Mutationen, die unabhängig voneinander gefunden wurden und möglicherweise Allele desselben Gens darstellen. Demgegenüber wurden zahlreiche proneurale und neurogene Gene durch Homologie mit Drosophila-Genen identifiziert und experimentell durch PCR mit degenerierten Primern isoliert, oder aufgrund ihrer Fähigkeit, mit bereits identifizierten Proteinen zu komplexieren (durch das sogenannte Hefe "Two-Hybrid System" oder "Interaktions-Klonieren" (s. Kap. E).

Homologe Produkte von proneuralen Genen, die der molekularen bHLH-Architektur entsprechen, wurden je nach Ursprung MASH (mammalian achaete-scute homolog) oder XASH (Xenopus) genannt; ein Homolog von atonal entsprechend MATH, u.s.w.. Entscheidend für die Verwendung des Homologiebegriffes ist jedoch zunehmend der funktionelle Gesichtspunkt neben dem der molekularen Ähnlichkeit. Die Analyse dieses Aspektes ist erschwert durch die Existenz von mehreren Kopien eines Gens im Vertebraten-Genom, die unter Umständen überlappende oder sogar redundante Funktion haben und sich damit weitgehend der funktionellen genetischen Analyse entziehen.

Homologe von Notch wurden zuerst in Xenopus gefunden (X-Notch), und inzwischen auch mehrere in Mensch, Maus, Huhn und Zebrafisch (Tab. 34-5). Ebenso finden sich Homologe von Delta, Serrate und den Helix-Loop-Helix-Proteinen der E(spl)-Klasse, HES-Proteine genannt, wegen ihrer Ähnlichkeit mit Hairy und Enhancer-of-split. Als typischer Vertreter der Suppressor-of-Hairless-Proteinfamilie in Vertebraten wurde zuerst das DNA-bindende RBP-Jk-Protein erkannt, das bei der Rekombination der Ig-Ketten und der Expression der Histokompatibilitätsgene von Bedeutung ist. RBP-Jk bindet als Transkriptionsfaktor an die Proteine der HES-Klasse und kommt damit als Endpunkt der Signalübertragungskette in Frage.

Die Funktion dieser Gene und ihrer Produkte wird in Wirbeltieren zur Zeit wegen der bereits oben angesprochenen Schwierigkeiten hauptsächlich auf empirischem Wege durch Beschreibung der Transkript-Lokalisation analysiert und durch reverse Genetik (s. 34.1.2) getestet - die Herstellung und Analyse von "knock-out"-Genotypen in Mäusen, Injektion von sense- oder antisense-RNA in Xenopus-Eizellen, oder die Einführung von wildtypischen und in vitro mutierten Genkonstrukten mittels retroviraler Vektoren in Kulturzellen und Gewebe diverser Genese. Grundsätzlich ergibt sich ein Bild der frühen Vertebraten-Neurogenese, das funktionell dem von Drosophila erstaunlich ähnlich ist. Es existiert kein Zweifel, daß konstitutiv aktive Notch-Mutanten den neurogenen Phänotyp unterdrücken, und daß die Vertebraten-Homologe von Delta neuronenspezifische Signalmoleküle sind. Darüber hinaus verhalten sich solche aktivierten Notch-Moleküle auch als Antagonisten von MyoD, dem Differenzierungsfaktor der Myogenese. Die meisten Gewebe der Vertebraten haben durch die Bereitstellung von undifferenzierten Stammzellen eine hohe Regenerationsfähigkeit. Es wurde daher gemutmaßt, daß der Notch-Signalübertragung bei der Differenzierung solcher Zellen eine besondere Rolle zufallen könnte.