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Seh- und Riechproteine helfen beim Hören

31.08.2012
Göttinger Wissenschaftler entdecken Licht- und Duftrezeptoren im Ohr der Fruchtfliege Drosophila

Sinneszellen für Sehen, Riechen und Hören benutzen unterschiedliche Proteine um sensorische Signale zu entschlüsseln: Photorezeptoren fangen Licht mit Rhodopsinen, Chemorezeptoren binden Duftstoffe mit olfaktorischen Rezeptorproteinen, also Geruchsproteinen, und Hörsinneszellen verwenden Ionenkanäle, die Schwingungen im Ohr registrieren.


Rhodopsin in der Fliegenantenne. Das Hörorgan der Fliege besteht aus mehreren Zelltypen - Rhodopsin (Sehpurpur) ist in den Neuronen lokalisiert, welche von Stiftzellen gestützt werden (siehe Schema links).

Foto: Universität Göttingen

Wissenschaftler der Universität Göttingen haben gemeinsam mit Forschern des Max-Planck-Instituts für Zellbiologie und Genetik in Dresden entdeckt, dass diese verschiedenen Proteine im Ohr der Fruchtfliege Drosophila vorkommen und dass die Fliege Rhodopsine und olfaktorische Rezeptorproteine zur Schallverarbeitung benutzt. Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert und vom Göttinger Sonderforschungsbereich „Molekulare Mechanismen sensorischer Signalverarbeitung“ unterstützt. Die Ergebnisse sind in der renommierten Fachzeitschrift Cell erschienen.

500 Hörsinneszellen sind bei Drosophila für das Hören verantwortlich. Die Bildung dieser Zellen wird durch ein Gen gesteuert, das auch die Entwicklung von Hörsinneszellen im menschlichen Ohr kontrolliert. Die Göttinger Wissenschaftler haben mithilfe dieses Gens das genetische Repertoire von Hörsinneszellen untersucht und dabei 274 Genprodukte in den Hörsinneszellen der Fliege identifiziert. „Jedes Fünfte dieser Genprodukte hat ein Pendant in unserem Erbgut, das beim Hören eine Rolle spielt. Neben bekannten Genen für Hören haben wir auch viele Gene gefunden, die Seh- und Riechproteine kodieren“, sagt Prof. Dr. Martin Göpfert, Leiter der Abteilung für Zelluläre Neurobiologie der Universität Göttingen.

Ob die Riech- und Sehproteine beim Hören eine Rolle spielen, hat der Göttinger Doktorand David Piepenbrock untersucht. Dazu hat er Hunderte von mutanten Fliegen mit unterschiedlichen Geräuschen beschallt und dann untersucht, was diese hören. Bei den meisten der Mutanten war das Hörvermögen deutlich beeinträchtigt. „Besonders die Hördefekte von Rhodopsinmutanten waren recht drastisch – wenn ein Rhodopsin zerstört wurde, reagierten die Hörsinneszellen im Fliegenohr nur noch auf sehr lauten Schall. Wurden zwei Rhodopsine zerstört, waren die Fliegen vollständig taub“, sagt Piepenbrock. Auf Lichtblitze reagierten die Hörsinneszellen der Fliege allerdings nicht, was darauf hindeutet, dass die Funktion von Rhodopsin im Ohr nicht von Licht abhängt und belegt, dass das Fliegenohr nicht sieht.
„Die Entdeckung, dass Rhodopsine und Chemorezeptor-Proteine Rollen beim Hören spielen ist aus evolutionärer Sicht interessant“, erklärt Prof. Göpfert. „Bei der Fliege stammen Hör-, Seh- und bestimmte Riechsinneszellen vermutlich von einer gemeinsamen Vorläuferzelle ab. Diese ,protosensorische‘ Zelle war vermutlich den Hörsinneszellen am nächsten. Da diese Hörzellen Chemo- und Photorezeptor-Proteine benutzen, scheint es jetzt möglich, dass es diese Proteine bereits vor den entsprechenden Riech- und Sehzellen gab.“ Von der Untersuchung der Riech- und Sehproteine im Fliegenohr erhoffen sich die Wissenschaftler Einblicke in deren ursprüngliche Funktion und die Evolution sensorischer Signalkaskaden.

Originalveröffentlichung: Pingkalai Senthilan et al. Drosophila auditory organ genes and genetic hearing defects. Cell (2012). http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2012.06.034

Kontaktadresse:
Prof. Dr. Martin Göpfert
Georg-August-Universität Göttingen
Biologische Fakultät – Abteilung Zelluläre Neurobiologie
Julia-Lermontowa-Weg 3, 37077 Göttingen, Telefon (0551) 39-177955
E-Mail: mgoepfe@gwdg.de

Thomas Richter | Uni Göttingen
Weitere Informationen:
http://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?cid=4271
http://www.uni-goettingen.de/de/114662.html

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