Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Chronobiologie - Röntgenblick ins biologische Uhrwerk

07.06.2013
In fast allen Organismen steuert die innere Uhr zahlreiche Prozesse. Wichtige Regulatoren dieses biologischen Taktgebers sind sogenannte Cryptochrome, deren 3D-Struktur nun aufgeklärt werden konnte – möglicherweise eröffnet dies auch neue therapeutische Möglichkeiten.

In der Genaktivität über das Hormon- und Immunsystem bis zum Verhalten: Viele biologische Vorgänge laufen nach einem bestimmten Rhythmus ab, der von der inneren Uhr bestimmt wird und meist dem Tag/Nacht-Wechsel folgt. Wichtige Regulatoren dieses inneren Taktgebers sind sogenannte Cryptochrome.

Die Cryptochrome sind bei Säugetieren an der Steuerung tagesperiodisch regulierter Prozesse - etwa dem Glucosestoffwechsel – entscheidend beteiligt. Bei derTaufliege Drosophila spielt die Regulation des Cryptochroms durch Blaulicht eine wichtige Rolle bei der Synchronisation der inneren Uhr mit dem Hell-Dunkel-Zyklus der Umgebung.

Seit Jahren versuchen weltweit Forscher, die 3D-Strukturen der Säugetier Cryptochrome (mCRY1/2) und des Drosophila Cryptochroms (dCRY) zu erhalten. „Denn erst diese geben uns die hochaufgelöste Information, die wir brauchen, um daraus detaillierte Einsichten in die Mechanismen der Regulation der inneren Uhr durch mCRY beziehungsweise in die Wirkungsweise von dCRY zu gewinnen“, sagt PD Dr. Eva Wolf vom Adolf-Butenandt-Institut der LMU, die mit ihrem Team nun mithilfe von Röntgenstrukturanalysen hochaufgelöste 3D-Strukturen sowohl des Taufliegen Cryptochroms wie auch des Säugetier Cryptochroms erstellen konnte.

CRYs geben den Takt vor

Die nun entschlüsselten Strukturen ermöglichen grundlegend neue Einsichten in die molekularen Mechanismen, die die innere Uhr einstellen. So konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die Lichtsynchronisation der Drosophila-Uhr auf einem neuartigen Phototransduktionsmechanismus beruht und mithilfe lichtinduzierter Strukturänderungen von dCRY erfolgt.

„Die Strukturanalyse von mCRY1 zeigte, wie dieses Cryptochrom mit weiteren Uhrproteinen interagiert. Durch diese Interaktionen wird die Stabilität von mCRY1 reguliert – und somit auch der Takt der inneren Uhr eingestellt“, sagt Wolf. Bestimmte Regionen von mCRY1 vermitteln zudem die Hemmung eines Transkriptionsfaktors, der seinerseits zahlreiche Gene steuert, die tagesperiodisch regulierte Prozesse und Verhaltensweisen beeinflussen.
Leben gegen die innere Uhr macht krank

Die Steuerung der inneren Uhr hat auch medizinische Bedeutung: Wer
ständig gegen seine innere Uhr lebt, dem drohen nicht „nur“ Schlafstörungen, sondern auch schwere Erkrankungen. „Schichtarbeiter etwa leiden häufiger unter Krebs oder dem Metabolischen Syndrom”, sagt Wolf. mCRYs spielen etwa bei der Regulation des Glucosespiegels eine Rolle – kommt diese aus dem Takt, können schwere Stoffwechselstörungen wie Typ-2-Diabetes die Folge sein. „Unsere Ergebnisse können hier neue therapeutische Möglichkeiten eröffnen, indem die Entwicklung von Medikamenten vorangetrieben wird, die bei den Cryptochromen ansetzen“, hofft Wolf.

Die Arbeiten wurden unter anderem im Rahmen der 3. Förderlinie der DFG Exzellenzinitiative sowie des Exzellenzclusters "Center for Integrated Protein Science Munich" (CIPSM) gefördert. (göd)

Publikation:
Crystal structures of Drosophila Cryptochrome and mouse Cryptochrome1 provide insights into circadian function
Anna Czarna, Alex Berndt, Hari Raj Singh, Astrid Grudziecki, Andreas G. Ladurner, Gyula Timinszky, Achim Kramer and Eva Wolf
Cell 2013
Doi: 10.1016/j.cell.2013.05.011

Kontakt:
PD Dr. rer. nat. Eva Wolf
Adolf Butenandt Institute for Physiological Chemistry
Tel.: 089 2180-77932
Fax: 089 2180-77093
E-Mail: eva.wolf@med.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.med.uni-muenchen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Einblick ins geschlossene Enzym
26.06.2017 | Universität Konstanz

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

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: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

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

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblick ins geschlossene Enzym

26.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Laser – World of Photonics: Offene und flexible Montageplattform für optische Systeme

26.06.2017 | Messenachrichten

Biophotonische Innovationen auf der LASER World of PHOTONICS 2017

26.06.2017 | Messenachrichten