Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

PNAS berichtet: Funktion eines Geruchsrezeptors nachgewiesen

01.08.2001




Auf der Suche nach dem Geheimnis der Geruchswahrnehmung sind zwei Bochumer Forschergruppen einen Schritt weiter gekommen: Mit Experimenten an Fruchtfliegen (Drosophila) und Froscheiern ist es ihnen erstmals gelungen, die Funktionalität von Geruchsrezeptoren bei Insekten direkt nachzuweisen. PNAS berichtet in seiner aktuellen Ausgabe.

  • Fruchtfliege und Froscheier riechen Marzipan
  • Funktion eines Geruchsrezeptors nachgewiesen
  • PNAS berichtet: Riechen bei Insekten erforscht

Auf der Suche nach dem Geheimnis der Geruchswahrnehmung sind zwei Bochumer Forschergruppen einen Schritt weiter gekommen: Mit Experimenten an Fruchtfliegen (Drosophila) und Froscheiern ist es Dr. Klemens Störtkuhl und Dipl. Chem. Raffael Kettler aus der Gruppe um Prof. Dr. Bernhard Hovemann (Biochemie/Molekulare Zellbiochemie) und Dr. Christian Wetzel, Dipl. Biol. Hans-Jörg Behrendt und Dr. Günter Gisselmann vom Lehrstuhl von Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt (Zellphysiologie) erstmals gelungen, die Funktionalität von Geruchsrezeptoren bei Insekten direkt nachzuweisen. Sie züchteten zum einen Fliegen, die mit ihren Antennen nachweislich einen Stoff besonders gut riechen können, und stellten zum anderen riechende Froscheier her. Beide sprachen auf denselben Stoff an: das nach Marzipan duftende Benzaldehyd. Das Magazin "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America" (PNAS) berichtet in seiner Ausgabe vom 31.07.2001 über die spektakulären Funde.

Rezeptoren in Fliegenantennen ...

Insekten orientieren sich in ihrer Umgebung vornehmlich durch Sehen und Riechen. Deshalb können Wissenschaftler an ihnen die molekularen Vorgänge dieser beiden Wahrnehmungsprozesse hervorragend studieren. Vor einem Jahr gelang es amerikanischen Forschern der Yale und der Columbia Universität, mittels Computerabgleich eine neue Genfamilie mit ca. 60 Rezeptoren auf den Antennen der Fruchtfliege zu finden. Die große Frage aber war, ob diese Rezeptoren tatsächlich in der Lage sind, Geruchsstoffe zu erkennen. Den direkten Nachweis lieferten jetzt die RUB-Wissenschaftler.

... bilden sich vermehrt und melden Marzipan

Die Gruppe um Dr. Störtkuhl veränderte Drosophilas Gene so, dass sie einen der 60 Rezeptoren vermehrt in den Geruchsneuronen der Antennen produzierte. Es entstand ein verändertes Tier, das das Rezeptorprotein OR43a in über 1000 Geruchsneuronen bildet - anstatt in nur 15 wie der Wildtyp. Dann konfrontierten sie die Fliegen mit 24 Standardduftstoffen. Elektroden, die sie dem nur einen Millimeter kleinen Tier auf die Antennen setzten, maßen ihre Reaktion auf die verschiedenen Gerüche. Das Ergebnis: Bei Benzaldehyd, das nach Marzipan duftet, reagierten die Antennen des genetisch veränderten Typs doppelt so stark wie die des Wildtyps. Damit ist bewiesen, dass die Rezeptoren tatsächlich Düfte wahrnehmen. Darüber hinaus konnten die Bochumer Forscher zeigen, dass ein einziger Geruchsrezeptor mehrere Duftstoffe erkennen kann.

Insektenprotein funktioniert auch in Wirbeltierzellen

Im Labor von Prof. Hatt gingen die Forscher einen anderen Weg, um die Funktionsfähigkeit der Rezeptorgene zu beweisen: Sie injizierten die genetische Information für den Rezeptor OR43a, die sie aus der Fruchtfliege gewonnen hatten, in eine Froscheizelle - ähnlich wie bei einer künstlichen Befruchtung im Reagenzglas. Nach einigen Tagen konnten die Froscheier Duftstoffe riechen; genau dieselben, die in den Antennen der genetisch veränderten Fruchtfliege verstärkte Reaktionen hervorgerufen hatten. Froscheier ohne Injektion antworteten auf keinen Duft. So konnten die Wissenschaftler beweisen, dass die neue Genfamilie, zu der auch OR43a gehört, tatsächlich für Riechrezeptorproteine verantwortlich ist. Mehr noch: Das Protein reagiert sogar in Insektenzellen und Wirbeltierzellen in der gleichen Art und Weise. Dies eröffnet ganz neue gen- und biotechnologische Möglichkeiten, z. B. für Biorezeptoren.

Nächstes Rätsel: Der Weg ins Gehirn

Die Erkenntnisse bei Drosophila sollen auch helfen zu erkennen, welche Proteinstrukturen für das Riechen wichtig sind. Weitere Untersuchungen sollen zeigen, wie die Information von der Antenne ins Gehirn der Fliege gelangt und dort verarbeitet wird. Daraus resultiert das Verhalten des Tieres, mit dem es Futter findet und sich in seiner Umgebung orientiert.

Starmodell Drosophila

Die Fruchtfliege Drosophila melanogaster leistet nicht zum ersten Mal einen wichtigen Beitrag in der Grundlagenforschung: So hat sie z. B. fundamentale Ergebnisse - etwa die Entdeckung der Homeo-Box-Gene, für die Frau Nüsslein Volhard 1995 den Nobel-Preis erhalten hat - erst möglich gemacht. Auch bei den Versuchen zum Verständnis der Geruchsverarbeitung wird die Fruchtfliege wieder Modellcharakter haben.

Titelaufnahme

Christian H. Wetzel, Hans-Jörg Behrendt, Günter Gisselmann, Klemens F. Störtkuhl, Bernd Hovemann and Hanns Hatt: Functional expression and characterization of a Drosophila odorant receptor in a heterologous cell system. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 98, Issue 16, 9377-9380, July 31, 2001
Klemens F. Störtkuhl and Raffael Kettler: Functional analysis of an olfactory receptor in Drosophila melanogaster. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 98, Issue 16, 9381-9385, July 31, 2001

Weitere Informationen

Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt, Lehrstuhl für Zellphysiologie, Fakultät für Biologie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-26792, Fax: 0234/32-14129
Dr. Klemens Störtkuhl, Molekulare Zellbiochemie, Fakultät für Chemie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-26246, Fax: 0234/32-06246, E-Mail: klemens.stoehrtkuhl@ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw

Weitere Berichte zu: Antenne Drosophila Froscheier Fruchtfliege Geruchsrezeptor PNAS

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher beschreiben neuartigen Antikörper als möglichen Wirkstoff gegen Alzheimer
22.08.2017 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

nachricht Virus mit Eierschale
22.08.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer IPM präsentiert »Deep Learning Framework« zur automatisierten Interpretation von 3D-Daten

22.08.2017 | Informationstechnologie

Globale Klimaextreme nach Vulkanausbrüchen

22.08.2017 | Geowissenschaften

RWI/ISL-Containerumschlag-Index erreicht neuen Höchstwert

22.08.2017 | Wirtschaft Finanzen