SATB2 reguliert kritische Perioden und Stressresilienz

Wir alle haben als Kinder und Jugendliche in unglaublich kurzer Zeit Dinge gelernt, die uns anschließend ein Leben lang im Gedächtnis bleiben und unseren Lebenslauf bestimmen. Zur Verarbeitung dieser Flut an Erfahrungen sind kindliche Gehirne während definierter Entwicklungsstadien für spezifische Reize aus der Umwelt besonders empfindlich. Während solcher Entwicklungsphasen, die als kritische Perioden bezeichnet werden, reagiert das Gehirn auch besonders sensibel auf Stress. Es ist daher gut belegt, dass schädlicher Stress in Kinder- und Jugendjahren lebenslange negative Folgen für die Denkfähigkeit hat und erhöhtes Risiko für psychische Erkrankungen im Erwachsenenalter bewirkt. In unserem Projekt untersuchen wir die molekularen und zellulären Grundlagen für die kritische Periode für Lernen in einem Gehirnteil, den man als Hippocampus bezeichnet, und der eine zentrale Rolle bei der Verarbeitung von Umgebungsreizen spielt. Insbesondere wollen wir testen, ob die räumliche Auffaltung der DNA im Zellkern von Nervenzellen im Hippocampus sich während kritischer Perioden verändert. Die dreidimensionale Struktur von DNA hat großen Einfluss darauf, wie genetische Information im Zellkern verwendet wird. Eine zweckdienliche Verwendung der Gene wiederum ist die Grundlage für die korrekte Funktion jeder einzelnen Nervenzelle und somit auch aller komplexen Leistungen unseres Gehirns. Wir untersuchen weiterhin, ob die während der kritischen Periode präzise eingestellte DNA 3D-Struktur während des späteren Lebens unverändert bleibt. Eine solche neuartige Form von epigenetischem Gedächtnis könnte die Funktion des Hippocampus sowie seine Empfindlichkeit für Stress lebenslang beeinflussen. Um unsere Annahmen zu testen, untersuchen wir transgene Mäuse, in denen das Protein SATB2 entweder vor oder nach der kritischen Periode genetisch entfernt wird. Wir konnten bereits in früheren Arbeiten zeigen, dass SATB2 die 3D-Struktur von DNA bestimmt und so starke Wirkung auf das Ablesen der Erbinformation in Nervenzellen ausübt. Wenn unsere Vermutungen zutreffen, wird unser Projekt dazu beitragen auf molekularer Ebene zu verstehen, wie kindliche und jugendliche Erfahrungen unser Leben so besonders stark bestimmen. Diese Erkenntnisse können dann in weiteren Arbeiten dazu angewandt werden zu versuchen, Kinder mit Lern- oder Entwicklungsproblemen zu unterstützen sowie Risiken für psychische Erkrankungen wie Schizophrenie im jungen Erwachsenenalter zu verringern.