Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Lichtsensor im Kopf: UKE-Grundlagenforscher entwickeln neuartigen Schalter fürs Gehirn

28.03.2014

Wie lernen Menschen? Warum werden wir süchtig? Lässt sich ein epileptischer Anfall einfach abschalten?

Fragen wie diese lassen sich künftig eventuell besser erforschen: Wissenschaftler des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) und der Humboldt-Universität zu Berlin haben einen neuartigen molekularen Schalter geschaffen, der wichtige Impulse für die Hirnforschung liefern könnte.

Ihre aktuellen Erkenntnisse haben Prof. Dr. Thomas Oertner, Prof. Dr. Peter Hegemann und ihre Mitarbeiter jetzt in dem renommierten Wissenschaftsmagazin „Science“ veröffentlicht.

„Wir haben die Leitfähigkeit umgedreht und aus einem aktivierenden ein hemmendes Protein gemacht“, erklärt Prof. Dr. Thomas Oertner, Direktor des Instituts für Synaptische Physiologie am Zentrum für molekulare Neurobiologie Hamburg (ZMNH).

„Das ist für die Molekularbiologie außergewöhnlich. Bislang war unbekannt, dass es möglich ist, durch eine Punktmutation – die Veränderung eines einzelnen Buchstabens im genetischen Code – ein solches Kanalprotein umzupolen.“ Hinzu komme: „Wir konnten zeigen, dass man mithilfe dieses Verfahrens Nervenzellen gezielt abschalten kann.“

Für die Grundlagenforschung öffnen sich dadurch völlig neue Möglichkeiten: Thomas Oertner und sein Team wollen beispielsweise emotionale Aspekte des Lernverhaltens untersuchen. Denkbar ist für den Experten, auf der Grundlage dieses Verfahrens einen „Not-Aus-Schalter“ für Menschen mit einer schweren Epilepsie zu entwickeln. Dieser könnte bei einem Anfall die Aktivität des betreffenden Hirnareals dämpfen.

Von der Alge zur Hirnforschung – das neue Forschungsfeld Optogenetik

Sogenannte Kanalrhodopsine (auch: Channelrhodopsine) sind lichtabhängige Proteine, die Poren für elektrisch geladene Ionen innerhalb von biologischen Membranen bilden. Werden diese Poren geöffnet oder geschlossen, ändert sich die elektrische Spannung an der Membran. Nervenzellen können auf diese Weise mithilfe von Lichtreizen angeregt oder blockiert werden.

Entdeckt wurden Kanalrhodopsine in einzelligen Grünalgen, die mit Ihrer Hilfe auf Licht reagieren. Der Berliner Molekularbiologe Prof. Dr. Peter Hegemann gilt als ihr Entdecker. Er hat durch seine Arbeiten zudem das neue Forschungsfeld der Optogenetik begründet.

Dank der Erkenntnisse der UKE-Wissenschaftler um Thomas Oertner, die in enger Zusammenarbeit mit dem Team von Peter Hegemann entstanden sind, haben Optogenetiker nun völlig neue molekulare Werkzeuge zur Verfügung: So öffnet eines der neuen Proteine – das „Chloridleitende Channelrhodopsin mit lang anhaltender Aktivität“, kurz: slow ChloC – seine Pore auf einen kurzen Lichtreiz hin sehr viel länger als die bisher zur Verfügung stehenden lichtgesteuerten Proteine.

„Das bedeutet, wir benötigen jetzt zehntausend Mal weniger Licht, um Nervenzellen gezielt abschalten zu können“, erklärt Thomas Oertner.

Die Arbeiten der UKE-Wissenschaftler wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Literatur:
Wietek J, Wiegert JS, Adeishvili N, Schneider F, Watanabe H, Tsunoda SP, Vogt A, Elstner M, Oertner TG, Hegemann P (2014). Conversion of Channelrhodopsin into a light-gated chloride channel. Science, March 27, 2014. http://www.sciencexpress.org

Kontakt:
Prof. Dr. Thomas G. Oertner
Institut für Synaptische Physiologie
Zentrum für Molekulare Neurobiologie (ZMNH)
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
Falkenried 94
20251 Hamburg
Telefon: (040) 7410-58228
E-Mail: thomas.oertner@zmnh.uni-hamburg.de

Christine Trowitzsch | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte