Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Synthetisches Parfüm macht unwiderstehlich

10.03.2005


Max-Planck-Forscher entschlüsseln die Duftbotschaft der Immungene von Stichlingen


"Den kann ich nicht riechen", ist eine wichtige Entscheidung bei der Partnerwahl von Menschen, Mäusen und Fischen. Am Geruch erkennt Frau, Maus- oder Stichlingsweibchen die Immungene eines möglichen Partners. Die richtige Mischung von Immungenen zu haben, ist für die Nachkommen überlebenswichtig: Ein Stichlingsweibchen bevorzugt geruchlich das Männchen, dessen Immungene zusammen mit ihren eigenen dem Nachwuchs die optimale Immunabwehr gegen ständig wechselnde Krankheitserreger bieten. Da sich zwei Menschen, Mäuse oder Stichlinge stark in ihren Immungenen unterscheiden, muss das natürliche Duftsignal Information über diese Individualität vermitteln können. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Limnologie in Plön haben nun in Zusammenarbeit mit ihren Kollegen vom Max-Planck-Institut für Immunbiologie in Freiburg experimentell den Nachweis erbracht, das man mit kleinen Eiweißbruchstücken, die eine natürliche "Blaupause" von Immungenen darstellen, die Attraktivität eines Stichlingsmännchens für ein Weibchen Voraussage gemäss manipulieren kann (PNAS Online, 8. März 2005).

Die ungeheure Anzahl von sich ständig verändernden Krankheitserregern scheint die meisten Tier- und Pflanzenarten zu zwingen, für jede Generation die Immungene immer wieder neu zu mischen. Wie bei den meisten Wirbeltieren können die T-Zellen unseres Immunsystems Krankheitserreger nur erkennen und bekämpfen, wenn körpereigene so genannte MHC-Moleküle (Major Histocompatibility Complex) ihnen fremde Eiweißbruchstücke (Peptide) zeigen. Die MHC-Moleküle unterscheiden sich in ihren Bindungsstellen, mit denen sie nur Peptide greifen können, die an speziellen Ankerregionen ganz bestimmte Aminosäuren tragen. Jedes MHC-Molekül kann also nur ganz bestimmte Peptide binden, und es braucht verschiedene MHC-Moleküle, damit das Immunsystem verschiedene Krankheitserreger erkennen und bekämpfen kann. In jeder Wirbeltierpopulation gibt es Hunderte von MHC-Varianten, aber jeder Mensch oder Stichling hat nur wenige davon, und zwei Menschen oder Stichlinge haben meist unterschiedliche Varianten. Diese enorme Vielgestaltigkeit (Polymorphismus) des MHC-Systems ist einzigartig und bietet Weibchen eine große Wahlmöglichkeit zwischen verschiedenen Partner mit unterschiedlicher Ausstattung an Immungenen. Voraussetzung ist allerdings, dass sie diese Gene von außen "erkennen" können. Tatsächlich ist schon länger bekannt, dass Mäuse, Menschen und Stichlinge die genetische Struktur der MHC-Moleküle ihrer potenziellen Partner riechen können.


Vor einigen Jahren hatten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Limnologie gezeigt, dass Stichlinge in natürlichen Populationen meist über eine mittlere Anzahl von etwa fünf MHC-Varianten je Fisch verfügen und dass Weibchen diese Anzahl durch die geruchliche Auswahl des immungenetisch passenden Partners für ihre Nachkommen erreichen (Reusch, Häberli, Aeschlimann & Milinski, Nature 414:300-302, 2001). In weiteren Versuchen lieferte das Plöner Institut den experimentellen Nachweis, dass diese Anzahl von MHC-Varianten für das Individuum ein immungenetisches Optimum darstellt, das maximale Immunabwehr erlaubt (Wegner, Kalbe, Kurtz, Reusch & Milinski, Science 301:1343, 2003).Worin könnte das natürliche Duftbouquet bestehen, mit dem Männchen (wie auch Weibchen bei Mäusen und Menschen) Information über ihre MHC-Individualität signalisieren? Wenn es bestimmter MHC-Moleküle bedarf, um bestimmte Peptide aus der Zelle zu transportieren, dann sollte das Spektrum von Peptiden, das nach "außen" gelangt, das Spektrum von MHC-Molekülen eindeutig widerspiegeln - und damit das Spektrum der entsprechenden genetischen Varianten eines Individuums. Das Bouquet der ausgeschiedenen Peptide könnte das "natürliche Parfüm" sein, über das z.B. ein Weibchen den immungenetisch passenden Partner heraus riecht. Dass Peptide mit den passenden Aminosäuren als Anker für MHC-Moleküle - und zwar nur solche Peptide - von speziellen Nervenzellen der Riechschleimhaut von Mäusen als Signalstoffe (Pheromone) erkannt werden, hat gerade ein internationales Forscherteam um Thomas Boehm vom Max-Planck-Institut für Immunbiologie in Freiburg nachgewiesen (Leinders-Zufall, Brennan, Widmayer, Chandramani, Maul-Pavicic, Jäger, Li, Breer, Zufall & Boehm, Science 306:1033-1037, 2004). Wenn diese Peptide auch das "natürliche Parfüm" von Stichlingen darstellen, müsste man den Duft eines Stichlingsmännchens durch Hinzufügen von verschiedenen synthetischen Peptiden manipulieren können. Dabei sollte es nur von der MHC-Variantenzahl des Paares abhängen, ob die Zusatzparfümierung durch die gleiche Mischung synthetischer Peptide das Männchen für ein bestimmtes Weibchen anziehend oder abstoßend wirkt: So sollte ein Männchen, das für ein bestimmtes Weibchen zu wenige MHC-Varianten bietet, um das Optimum zu erreichen, durch Hinzufügen synthetischer Peptiden attraktiver werden.

Auf der anderen Seite sollte der Duft eines von sich aus attraktiven Männchens, das schon die optimale Ergänzung bietet, durch Hinzufügen derselben Peptidmischung abstoßend wirken. Im Rahmen einer Kooperation zwischen dem nördlichsten und dem südlichsten Max-Planck-Institut ist es den Evolutionsökologen aus Plön und den Immunbiologen aus Freiburg gelungen, diesen Nachweis zu erbringen: Im Experiment konnte das laichbereite Weibchen das Männchen nicht sehen, sondern bekam lediglich das Wasser aus dem Aquarium des Männchens in einem Strömungskanal mit zwei parallel geführten Zuläufen kontinuierlich geboten. In dem einen Zulauf wurde das Aquariumswasser mit einer Peptidmischung, in dem anderen lediglich mit dem Lösemittel ohne Peptide versetzt. Unter Videokontrolle konnte das Weibchen zwischen den beiden Zuläufen zehn Minuten lang frei wählen - und entschied sich tatsächlich der Vorhersage entsprechend.

In einem weiteren Experiment konnten die Forscher zeigen, dass die gleiche Peptidmischung von Stichlingsweibchen ignoriert wird, wenn die Ankerregionen der Peptide Aminosäuren tragen, die nicht an MHC-Moleküle binden. Das muss man fordern, wenn Peptide nur die MHC-Individualität des Senders übermitteln sollen.

Da offenbar von Mäusen und Stichlingen dieselben immungenetischen Signalmoleküle verstanden werden, muss man annehmen, dass dieses Signalsystem, wie schon für das MHC-System gezeigt, bei Wirbeltieren, den Menschen eingeschlossen, ähnlich ist. "Die neuen Ergebnisse werfen die Frage auf, ob auch Menschen anhand von Peptiden Informationen über MHC-Varianten ihres Gegenübers sammeln können", sagt Thomas Boehm. "Welche Rolle dabei Parfüms spielen, die von Menschen schon seit Tausenden von Jahren verwendet werden und deren individuelle Auswahl von den eigenen MHC-Genen beeinflusst wird, wird uns noch beschäftigen", erklärt sein Kollege Manfred Milinski.

Dr. Andreas Trepte | idw
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften