Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Warum hellbraune Fliegen fehlsichtig sind

25.11.2005


Hellbraune Fliegen mit Sehfehler


Wildtypische Fliege (A) und die tan-Mutante mit deutlich hellerer Körperfärbung (B).


Nachweis des Proteins in den Photorezeptoren an Gewebeschnitten der Facettenaugen (A, B). Elektrophysiologische Antwort von normalen (C) und mutanten Fliegen (D) auf Lichtreize.


Enzym beeinflusst Reizwahrnehmung und Pigmentierung
RUB-Biochemiker berichten in PLoS



Warum Taufliegen mit einer bestimmten Pigmentierungsstörung nicht nur ungewöhnlich hellbraun sind, sondern auch Lichtreize nur eingeschränkt wahrnehmen können, fanden Biochemiker der Ruhr-Universität um Prof. Dr. Bernhard Hovemann (AG Molekulare Zellbiochemie) mit einem internationalen Forscherteam heraus: Den Tieren fehlt das Enyzm Tan. Es ist zum einen an der Bildung des Farbstoffs Melanin beteiligt, aber ermöglicht zum anderen auch das "Recycling" des Botenstoffs Histamin, der für die Weiterleitung optischer Reize von Bedeutung ist. Die Forscher konnten das Enzym identifizieren und charakterisieren und seine verschiedenen Rollen beschreiben. Darüber berichten sie in der aktuellen Ausgabe von PLoS Genetics.

Fliegen ohne Tan-Enzym: Hellbraun und fehlsichtig

Die Mutante "tan" der Taufliege (Drosophila melanogaster), der das Enzym Tan fehlt, wurde bereits Anfang des 20. Jahrhunderts entdeckt. Auffällig ist die hellbraune und somit namensgebende Färbung der Tiere. Fliegen mit dieser Pigmentierungsstörung zeigen gleichzeitig aber auch eine eingeschränkte Reaktion auf Lichtreize: "Normale Fliegen orientieren sich in der Natur immer zum Licht hin, während Tiere ohne Tan-Enzym in dieser Funktion eingeschränkt sind", erklärt Prof. Hovemann. Die genauen Zusammenhänge zwischen dem Enzym, der Körperpigmentierung und der Wahrnehmung von Lichtreizen konnten die Bochumer Forscher erstmals direkt nachweisen.

Vorstufe des Farbstoffs Melanin ...

Tan spielt in unterschiedlichen Vorgängen verschiedene Rollen: In der Kutikula der sich entwickelnden Körperhülle der Fliege reguliert das Protein die Dopamin-Konzentration. Dopamin wiederum wird zu dem dunklen Farbstoff Melanin umgewandelt, welcher an der Ausbildung der für normale Fliegen typischen dunklen Pigmentbereiche beteiligt ist. Die Mutante "tan", der das Enzym fehlt, ist deswegen heller als ihre Artgenossen.

... und Grundlage des Botenstoffs Histamin

Im Facettenauge von Drosophila ermöglicht Tan mit einer fast identischen chemischen Reaktion die Freisetzung von Histamin aus einem Vorläufermolekül. "Seine Funktion ist aber eine ganz andere: Histamin fungiert als Neurotransmitter, der als Reaktion auf Lichtreize aus der Umwelt von den Photorezeptorzellen im Auge als Botenstoff ausgeschüttet wird", so Prof. Hovemann. Da dieser Vorgang kontinuierlich und mit sehr hoher Geschwindigkeit abläuft, muss der Körper das Histamin "recyceln": Da es nach Gebrauch inaktiviert wird muss es anschließend wieder verfügbar gemacht werden. Die Inaktivierung durch eine chemische Modifikation geschieht durch das von der RUB-Arbeitsgruppe im Jahr 2003 charakterisierte Enzym "Ebony". Die Aufgabe des Tan-Enzyms liegt dem derzeitigen Modell nach in der Reaktivierung des Histamins durch die Abspaltung der von Ebony geleisteten Modifikation. So sorgt Tan dafür, dass das Histamin wieder zur Weiterleitung optischer Signale zur Verfügung steht. Fehlt das Enzym, ist zu wenig Botenstoff verfügbar und die Wahrnehmung daher gestört.

Welches Gen das Enzym verschlüsselt

Die Arbeitsgruppe konnte das Gen tan erstmals identifizieren. "Die biochemische Rolle des Proteins konnte zwar schon früh aus anderen Untersuchungen abgeleitet werden; von welchem konkreten Gen dieses Enzym verschlüsselt wird, war zuvor jedoch nicht bekannt", erklärt Prof. Hovemann. Zum Zuge kam hier eine Kombination aus genetischen Kreuzungsmethoden, elektrophysiologischen und molekularbiologischen Analysetechniken sowie der Nutzung der öffentlich zugänglichen, vollständigen Genomsequenz von Drosophila.

Kreislauf des Botenstoffs Histamin scheint geklärt

Im zweiten Teil der Arbeit gehen die Forscher auf die Rolle des Tan-Enzyms ein. Nach Isolierung des Proteins konnten sie seine chemische Aktivität untersuchen, indem sie die jeweiligen Vorstufen von Dopamin und Histamin in der vermuteten Reaktion zugaben. Auf chemisch-analytischem Wege konnten so die Endprodukte und damit auch die chemischen Fähigkeiten des Proteins nachgewiesen werden. Die physiologische Rolle von Tan im Kreislauf des Neurotransmitters Histamin lässt sich durch Tests der Wahrnehmung optischer Signale analysieren. "Dabei zeigte sich, dass die Sehfähigkeit von der vorhandenen Menge an Tan-Protein und damit von der Menge an zur Verfügung stehendem Neurotransmitter abhängt", so Prof. Hovemann. Die Ergebnisse schließen eine bisherige Lücke im Wissen über die Regulation der Pigmentierung und die optische Reizwahrnehmung bei Drosophila.

Titelaufnahme

True JR, Yeh SD, Hovemann BT, Kemme T, Meinertzhagen IA, et al. (2005): Drosophila tan Encodes a Novel Hydrolase Required in Pigmentation and Vision. PLoS Genet 1(5): e63

Weitere Informationen

Prof. Dr. Bernhard Hovemann, Fakultät für Chemie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24235, NC 5/170, E-Mail: bernhard.hovemann@ruhr-uni-bochum.de, Internet: http://www.rub.de/ag-hovemann
Artkel im Netz: http://genetics.plosjournals.org/perlserv/?request=get-document&doi=10.1371/journal.pgen.0010063

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.rub.de/ag-hovemann
http://genetics.plosjournals.org/perlserv/?request=get-document&doi=10.1371/journal.pgen.0010063

Weitere Berichte zu: Botenstoff Drosophila Enzym Histamin Protein Tan-Enzym

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aus der Moosfabrik
20.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Wie Fettleibigkeit Brustkrebs aggressiver macht
20.10.2017 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher untersuchen Pflanzenkohle als Basis für umweltfreundlichen Langzeitdünger

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

„Antilopen-Parfüm“ hält Fliegen von Kühen fern

20.10.2017 | Agrar- Forstwissenschaften

Aus der Moosfabrik

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie