Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine molekulare Sonnenbrille regelt die innere Uhr

07.10.2010
Heidelberger Forscher klären Unterscheidung von Tag und Nacht trotz störender Lichtsignale

Eine Art „molekulare Sonnenbrille“ sorgt dafür, dass die sogenannte innere Uhr von Pilzen trotz störender Lichtsignale wie Mondschein oder künstliche Beleuchtung Tag und Nacht nicht verwechselt.

Ein spezielles Protein unterdrückt nachts die Wirkung niedriger Lichtintensitäten etwa durch Mond- oder Lampenlicht. Damit spielt es eine entscheidende Rolle bei der präzisen Synchronisation der inneren Uhr mit dem Tag-Nacht-Rhythmus. Das hat ein Forscherteam am Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg in Zusammenarbeit mit Fachkollegen der Semmelweis Universität Budapest herausgefunden. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Cell“ veröffentlicht.

Bei der inneren Uhr von Organismen handelt es sich um molekulare Schrittmacher in den Körperzellen, die den Stoffwechsel und das Verhalten an die Tageszeit anpassen, beispielsweise den Schlaf-Wach-Rhythmus. Da die innere Uhr mit einer Periode von ungefähr 24 Stunden (circa dian = etwa ein Tag) schwingt, wird sie auch als „circadiane Uhr“ bezeichnet. Je nach Tageszeit schaltet sie eine große Zahl von Genen an oder ab. Mit der äußeren Zeit wird sie durch „Zeitgeber“ wie Licht synchronisiert. So zeigt beispielweise ein Jetlag nach Reisen über mehrere Zeitzonen eine Diskrepanz zwischen der inneren und äußeren Zeit. Unklar war bislang, wie circadiane Uhren trotz störender Lichtsignale aus der Umwelt präzise mit dem Tag-Nacht-Rhythmus synchronisiert werden können.

Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Michael Brunner vom Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg konnte diese Frage jetzt zusammen mit der Budapester Wissenschaftlerin Dr. Krisztina Káldi mit Untersuchungen an dem filamentösen Pilz Neurospora crassa beantworten. Dieser Schimmelpilz dient den Wissenschaftlern als Modellorganismus, um die innere Uhr auf molekularer Ebene zu erforschen. Im Zentrum des circadianen Systems von Neurospora steht der Transkriptionsfaktor WCC, ein Protein, das etwa 1.000 Gene in Abhängigkeit von der Tageszeit aktiviert, also „anschaltet“. WCC selbst besitzt einen speziellen Schalter, der auf Licht reagiert, die sogenannte LOV-Domäne, und dient dadurch als extrem empfindlicher Lichtrezeptor zur Synchronisation der inneren Uhr mit dem äußeren Tag.

Wenn die Helligkeit mit dem kommenden Tag steigt, wird über die LOV-Domäne der Transkriptionsfaktor WCC „eingeschaltet“, der wiederum die ihm zugeordneten Gene aktiviert. Unter diesen befindet sich ein Gen, das für die Produktion des sogenannten VVD-Proteins verantwortlich ist. VVD ist ebenfalls ein Lichtrezeptor mit einer LOV-Domäne, der im Gegenzug WCC wieder „ausschaltet“: Das Vorhandensein von VVD beendet die Wirkung von WCC, sodass auch die Aktivierung der lichtabhängigen Gene sinkt. Nachts wirkt das tagsüber produzierte VVD-Protein sozusagen als molekulares Gedächtnis der Helligkeit des vorangegangen Tages: Indem VVD den Transkriptionsfaktor WCC inaktiviert, werden niedrige Lichtintensitäten, etwa durch Mondschein oder eine Lampe, unterdrückt. Am Ende der Nacht, wenn es wieder hell wird, ist VVD größtenteils abgebaut, so dass der Transkriptionsfaktor WCC wieder „eingeschaltet“ werden kann. Das VVD-Protein wirkt also wie eine Art molekulare Sonnenbrille und sorgt somit auf molekularer Ebene dafür, dass die innere Uhr von Organismen Tag und Nacht nicht verwechselt.

Weitere Informationen sind im Internet unter
http://www.uni-heidelberg.de/zentral/bzh
abrufbar.
Originalveröffentlichung:
E. Malzahn, S. Ciprianidis, K. Káldi, T. Schafmeier, M. Brunner: Photo-Adaptation in Neurospora is Mediated by Competitive Interaction of Activating and Inhibitory Light-Oxygen-Voltage Domains. Cell (3. September 2010), 142(5), 762-772, doi:10.1016/j.cell.2010.08.010
Kontakt:
Prof. Dr. Michael Brunner
Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg
Telefon (06221) 54-4207
michael.brunner@bzh.uni-heidelberg.de
Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de/zentral/bzh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht In Hochleistungs-Mais sind mehr Gene aktiv
19.01.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Warum es für Pflanzen gut sein kann auf Sex zu verzichten
19.01.2018 | Universität Wien

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: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie