Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem Jetlag auf der Spur

16.05.2014

Wissenschaftlern um den Biochemieprofessor Florian Heyd von der Freien Universität Berlin ist es gelungen, die circadiane, also innere Uhr, von Mäusen so zu kontrollieren, dass die Tiere sich schneller an andere Zeitzonen gewöhnen. Die Mitglieder der Arbeitsgruppe RNA-Biochemie konnten zeigen, dass das sogenannte alternative Spleißen eines bestimmten Gens die Anpassung der Versuchstiere an andere Zeitzonen kontrolliert.

Ohne dieses Gen passen sich die Tiere an, ohne dass sie eine Umgewöhnungszeit benötigten – den umgangssprachlichen Jetlag. Spleißen nennt man den Prozess, bei dem die zunächst gebildete prä-mRNA zur reifen mRNA, dem intrazellulären Informationsvermittler, weiterverarbeitet wird.

Das alternative Spleißen ermöglicht, dass Zellen auf veränderte Umwelteinflüsse mit der Bildung verschiedener mRNAs aus einer prä-mRNA reagieren. Diese Ergebnisse sind vermutlich auch auf Menschen übertragbar und insbesondere deshalb relevant, weil Störungen des circadianen Rhythmus‘ Krankheiten wie Stoffwechselstörungen und Krebs Vorschub leisten.

Die jetzt von den Wissenschaftlern der Freien Universität publizierte Studie „Rhythmic U2af26 Alternative Splicing Controls PERIOD1 Stability and the Circadian Clock in Mice“ bildet deshalb die Grundlage für weitere Arbeiten, in denen ein entsprechender Zusammenhang untersucht werden soll. Die Studie ist am 15. Mai 2014 im Fachmagazin „Molecular Cell“ erschienen.

Alle Lebewesen von Bakterien bis zum Menschen folgen einem inneren Rhythmus, der grundlegende Funktionen steuert. Der Stoffwechsel etwa sowie die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit, aber auch die Aktivität des Immunsystems unterliegen zyklischen Schwankungen. Dieser Rhythmus wird durch äußere Einflüsse gesteuert – beim Menschen hauptsächlich durch Licht.

Von einer zentralen Uhr, die sich in einem kleinen Bereich des Gehirns, dem suprachiasmatischen Nucleus, befindet, werden verschiedene Körperfunktionen synchronisiert. Die circadiane Uhr stellt sich auf plötzliche Veränderungen im Hell-Dunkel-Rhythmus nur langsam ein, was der Grund für den Jetlag nach Reisen durch Zeitzonen ist.

Florian Heyd und Mitglieder seiner Arbeitsgruppe konnten erstmals einen neuen Taktgeber für die innere Uhr beschreiben: Die Anpassung an eine geänderte Zeitzone wird durch alternatives Spleißen des U2AF26-Gens kontrolliert.

Dieser Mechanismus macht sich zunutze, dass die proteinkodierenden Abschnitte (‚Exons’) eines Gens in unserer DNA, der Trägerin der Erbinformation, nicht in einem zusammenhängenden Stück vorliegen, sondern erst nach der Transkription in einem Weiterverarbeitungsprozess zusammengefügt („gespleißt“) werden. Zellen können auf Umwelteinflüsse reagieren, indem bestimmte Exons alternativ gespleißt werden. Das bedeutet beispielsweise, dass diese Exons nicht mehr in die Boten-RNA (mRNA) aufgenommen werden.

Genau das passiert mit dem U2AF26-Gen in Mäusen unter Jetlag-Bedingungen: Durch das alternative Spleißen von zwei Exons nach der Veränderung der Lichtverhältnisse wird die Taktfolge der mRNA verändert und so ein verändertes Protein gebildet. Dieses Protein reguliert dann direkt die circadiane Uhr und die Umstellung auf eine neue Zeitzone.

Sowohl der Mechanismus – die Bildung eines neuen Proteins durch eine geänderte Taktfolge in der mRNA – als auch das Ergebnis – die Kontrolle des circadianen Rhythmus‘ durch alternatives Spleißen in einem Säugetier – sind wegweisende Entdeckungen, die nun als Basis für weitere Arbeiten dienen.

Beispielsweise kann eine Störung des circadianen Rhythmus zur Ausbildung verschiedener Krankheiten wie Stoffwechselstörungen und Krebs führen. „Wir möchten jetzt untersuchen, ob alternatives Spleißen des U2AF26-Gens beim Menschen in diese Vorgänge involviert ist und so zu einem besseren molekularen Verständnis dieser Krankheiten beitragen“, sagt Heyd. „Außerdem suchen wir nach weiteren Genen, die durch einen ähnlichen Mechanismus reguliert werden und auf diese Weise andere zelluläre Funktionen kontrollieren.“

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Florian Heyd, Institut für Chemie und Biochemie der Freien Universität Berlin, Telefon: 030 / 838-62938, E-Mail: florian.heyd@fu-berlin.de

Literatur:

Preußner et al., Rhythmic U2af26 Alternative Splicing Controls PERIOD1 Stability and the Circadian Clock in Mice, Molecular Cell (2014), DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.molcel.2014.04.015

Weitere Informationen:

http://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765%2814%2900326-8
http://dx.doi.org/10.1016/j.molcel.2014.04.015

Christine Boldt | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Im Focus: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Deutschlandweit erstmalig: Selbstauflösender Bronchial-Stent für Säugling

29.05.2017 | Medizintechnik

Professionelle Mooszucht für den Klimaschutz – Projektstart in Greifswald

29.05.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

IAB-Arbeitsmarktbarometer: Beschäftigung legt weiter zu

29.05.2017 | Wirtschaft Finanzen