Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

„Schmerz-Proteine“ des Fadenwurms erforscht

25.04.2012
Schmerz empfindet der Fadenwurm Caenorhabditis elegans nicht, aber bei einer harschen Berührung flüchtet er. Frankfurter Biologen haben nicht nur die Funktionsweise des "Schmerz-Rezeptors" erforscht, sondern erstmals auch die Gene und Proteine, welche die Reizleitung im Neuron verstärken. Das könnte auch für die Entwicklung von Schmerzmitteln von Bedeutung sein.

Bei einer harschen Berührung tritt der etwa einen Millimeter lange Fadenwurm Caenorhabditis elegans den Rückzug an. Verantwortlich dafür ist ein Neuron (Nozizeptor), das Schmerzsignale registriert, verstärkt und sie an das Nervensystem weitergibt.


Das Bild zeigt einen Fadenwurm (C. elegans), dessen Nozizeptor Neuron PVD zwei fluoreszierende Proteine exprimiert: GFP (grün) und ChR2::mCherry (rot). Die dünnen Fortsätze von PVD decken die ganze Körperseite ab und können verschiedene Stimuli detektieren, z.B. harsche mechanische Manipulation. Bild: AG Gottschalk, Goethe-Universität

Mithilfe optogenetischer Methoden haben Wissenschaftler der Goethe-Universität nicht nur die Funktionsweise des Nozizeptors erforscht, sondern erstmals auch die Gene und Proteine, die am „Schmerzempfinden“ beteiligt sind. Da viele Gene des Fadenwurms auch beim Menschen zu finden sind, könnten diese Erkenntnisse langfristig zu einer effektiveren Schmerzbekämpfung beitragen.

Nicht nur harsche Berührung, sondern auch Kälte oder eine stark salzige Umgebung schlägt den Fadenwurm in die Flucht. Um das dafür verantwortliche Neuron PVD gezielt anregen zu können, hat die Frankfurter Gruppe in das Neuron ein Gen für ein lichtempfindliches Protein eingeschleust. So kann die Fluchtreaktion des durchsichtigen Fadenwurms durch Lichtreize stimuliert und quantitativ untersucht werden. Dabei fanden die Forscher um Alexander Gottschalk am Institut für Biochemie heraus, dass C. elegans umso schneller flüchtet, je stärker der Lichtreiz ist. Das zeigt, dass der Fadenwurm verschiedene Abstufungen von „Schmerz“ registrieren kann. Es könnte also im Neuron Proteine geben, die zu einer Verstärkung des Reizes führen.

Von Kollegen in den USA erhielten Gottschalk und seine Mitarbeiter eine Liste von circa 1600 Genen und untersuchte diejenigen, die in dem Neuron PVD besonders häufig exprimiert werden. Zieht man nur Gene in die engere Auswahl, die vier Mal häufiger als in anderen Neuronen vorkommen, bleiben noch 240 übrig. Um herauszufinden, welche das „Schmerzempfinden“ beeinflussen, unterdrückte Dr. Steven Husson, Post-Doktorand am Buchmann Institut und am Institut für Biochemie, die Produktion bestimmter Proteine zeitweilig durch RNA-Interferenz. Bei dieser Methode werden nicht die Gene ausgeschaltet, sondern die messenger-RNA, die den Bauplan der Proteine kopiert (knock down statt knock out).
Tatsächlich konnte Husson mehrere Proteine finden, die in Ionenkanälen vorkommen und daher eine Rolle bei der Reizleitung spielen. Wurden sie nicht exprimiert, nahm das „Schmerzempfinden“ des Fadenwurms ab. Ebenso fand er Proteine, die an der Schnittstelle zu anderen Nerven (Synapse) einen positiven Feedback-Mechanismus auslösen, indem sie dafür sorgen, so dass mehr Neurotransmitter ausgeschüttet werden. Das hat zur Folge, dass der benachbarte Nerv stärker stimuliert wird.

„Mit dieser Arbeit haben wir gezeigt, dass man durch Optogenetik nicht nur spezifische Fragestellungen nach der Funktion eines Neurons beantworten kann, sondern auch nach den Gene, die darin aktiv sind“, erläutert Prof. Alexander Gottschalk die Bedeutung der für sein Forschungsgebiet prototypischen Arbeit. Der nächste Schritt besteht darin, im Fadenwurm nach Proteinen zu suchen, die auch beim Menschen für die Schmerzempfindung wichtig sind, und diese Ergebnisse dann zunächst bei Mäusen zu testen.
Publikation:
Steven Husson et al.: Optogenetic Analysis of an Nociceptor Neuron and Network Reveals Ion Channels Acting Downstream of Primary Sensors, Current Biology (2012), doi: 10.1016/j.cub.2012.02.066.

Informationen: Prof. Alexander Gottschalk, Exzellenzcluster Makromolekulare Komplexe, Institut für Biochemie und Buchmann Institute for Molecular Life Sciences, Campus Riedberg, Tel. (069) 798-42518, a.gottschalk@em.uni-frankfurt.de.

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 von Frankfurter Bürgern gegründet, ist sie heute eine der zehn drittmittelstärksten und größten Universitäten Deutschlands. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Parallel dazu erhält die Universität auch baulich ein neues Gesicht. Rund um das historische Poelzig-Ensemble im Frankfurter Westend entsteht ein neuer Campus, der ästhetische und funktionale Maßstäbe setzt. Die „Science City“ auf dem Riedberg vereint die naturwissenschaftlichen Fachbereiche in unmittelbarer Nachbarschaft zu zwei Max-Planck-Instituten. Mit über 55 Stiftungs- und Stiftungsgastprofessuren nimmt die Goethe-Universität laut Stifterverband eine Führungsrolle ein.
Herausgeber: Der Präsident
Abteilung Marketing und Kommunikation, Postfach 11 19 32,
60054 Frankfurt am Main
Redaktion: Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation Telefon (069) 798 – 2 92 28, Telefax (069) 798 - 2 85 30, E-Mail hardy@pvw.uni-frankfurt.de

Dr. Anne Hardy | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-frankfurt.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen
20.02.2017 | Universität zu Lübeck

nachricht Zellstoffwechsel begünstigt Tumorwachstum
20.02.2017 | Veterinärmedizinische 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: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Welt der keramischen Werkstoffe - 4. März 2017

20.02.2017 | Veranstaltungen

Schwerstverletzungen verstehen und heilen

20.02.2017 | Veranstaltungen

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovative Antikörper für die Tumortherapie

20.02.2017 | Medizin Gesundheit

Multikristalline Siliciumsolarzelle mit 21,9 % Wirkungsgrad – Weltrekord zurück am Fraunhofer ISE

20.02.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen

20.02.2017 | Biowissenschaften Chemie