Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stellräder der "inneren Uhren" bald greifbar?

12.08.2001


Am Max-Planck-Institut für experimentelle Endokrinologie und am Baylor College of Medicine in Houston, USA, fand man heraus, welche Gene die inneren Uhren umstellen.

... mehr zu:
»Gen »Jetlag »Lichtpuls »Mäuse

Wer auf Langstreckenflügen Zeitzonen überquert, leidet hinterher mehr oder weniger unter Jetlag. Die inneren Uhren, die in einem etwa 24-stündigen Rhythmus ticken, müssen sich plötzlich an ein ganz neues Hell-Dunkel-Schema anpassen. Während die Armbanduhr sich einfach vor- oder zurückstellen lässt, brauchen die "Zeiger" im Innern des Körpers ein wenig länger für die Umstellung. Doch es funktioniert: Nach einem oder mehreren Tagen ticken sie wieder synchron zur Außenwelt – Symptome wie Müdigkeit, Schlafstörungen, Appetitlosigkeit verschwinden. Welche molekularen Mechanismen stecken dahinter? Schon vor einigen Jahren fanden Wissenschaftler im Erbgut von Menschen und Mäusen so genannte Uhren-Gene, die für die Periodizität zuständig sind. Neue Ergebnisse zeigen nun, wie Lichtsignale von außen und Zeitverschiebungen über diese Period-Gene (Per1 und Per2) an die inneren Uhren weitergegeben werden. (Journal for Biological Rhythms, Vol. 16, April 2001, p.100-104)

Dr. Albrecht und seine Arbeitsgruppe in Hannover sowie Kollegen in Houston arbeiten mit Mäusen, die sich hervorragend für Forschungen über biologische Rhythmen eignen. Die Uhren-Gene dieser Tiere sind gut charakterisiert; sie funktionieren wie eine Wasseruhr: Laufend setzt die Zelle sie in Proteine um, bis sie quasi "überläuft". Dann blockieren die Proteine ihre eigene Produktion und werden abgebaut. Dieser Kreislauf dauert eigentlich 25 Stunden, doch das Tageslicht sorgt dafür, dass die inneren Räderwerke immer wieder ein wenig nachgestellt werden und so mit der Außenwelt und dem 24-Stunden-Zyklus synchron laufen. Doch wie funktioniert diese Feinabstimmung zwischen Genen und Außenwelt, die bei extremen Zeitverschiebungen und Jetlag noch wichtiger wird?

Um das herauszufinden,experimentierten die Forscher mit Knockout-Mäusen: Mit Tieren, in denen bestimmte Gene gezielt ausgeschaltet werden. Versuche mit Mäusen, die in jeweils einem der Uhrengene Per1 und Per2 oder in beiden defekt waren, wurden unterschiedlichen Lichtverhältnissen ausgesetzt.

Die Aktivität der Mäuse lässt sich anhand ihrer Laufrad-Aktivität messen. Sobald das Licht ausgeht, beginnen die nachtaktiven Säuger zu rennen. Gibt man nun Lichtpulse in der frühen oder in der späten Nacht, stellen die Mäuse sich in ihrem Zyklus um: Ihre innere Uhr reagiert auf das Signal von außen. Dabei scheinen die Per-Gene als Regulatoren wichtig zu sein; sie funktionieren quasi wie Stellrädchen an einer Armbanduhr. Die Versuche mit den Knockout-Mäusen zeigten, dass zwei Stellrädchen mit spezifischer Funktion vorhanden sind: Während Per1 die innere Uhr nach vorn verstellt, verursacht Per2 eine Verschiebung nach hinten. Gibt man den Lichtpuls beispielsweise in der frühen Nacht, denken die Tiere, der Tag sei länger und dementsprechend werden sie in der nächsten Nacht später aktiv; ein Lichtpuls gegen Morgen aber verschiebt die Uhr nach vorn.

Die Gene Per1 und Per2 spielen demnach eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, den Organismus an einen neuen Tagesrhythmus zu gewöhnen. Jetlag nach Langstreckenflügen ist dabei nur ein Beispiel für die Bedeutung der Synchronisation zwischen äußerer Zeit und inneren Uhren. Wichtig sind diese Befunde auch für Probleme bei Schichtdienst, für Winterdepression und Syndrome wie das der vorverlagerten oder verzögerten Schlafphase. Hier könnten die Forschungen zu neuen Behandlungsansätzen führen. Ein Beweis für die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen: Bei Patienten, die am Syndrom der vorverlagerten Schlafphase leiden, wurde vor kurzem ein defektes Per2-Gen gefunden (Toh et. al.: Science 291, 1040-1043, 2001).


Weitere Informationen erhalten Sie von:
Karola Neubert
Max-Planck-Institut für experimentelle Endokrinologie, Hannover
Telefon: (05 11) 53 59 – 1 20 oder – 1 90
E-Mail: urs.albrecht@unifr.ch


Karola Neubert | MPI für experimentelle Endokrino
Weitere Informationen:
http://www.endo.mpg.de/deutsch/Pressenews01.html

Weitere Berichte zu: Gen Jetlag Lichtpuls Mäuse

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit Algen Arthritis behandeln
23.08.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Chaos bei der Zellteilung – wie Chromosomenfehler in Krebszellen entstehen
23.08.2017 | Deutsches Krebsforschungszentrum

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: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

6. Leichtbau-Tagung: Großserienfähiger Leichtbau im Automobil

23.08.2017 | Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Turbulente Bewegungen in der Atmosphäre eines fernen Sterns

23.08.2017 | Physik Astronomie

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Mit Algen Arthritis behandeln

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie