Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Uhrwerk im Fliegenauge

26.03.2013
Das Blaulicht-Pigment Cryptochrom ist ein wichtiger Taktgeber für die innere Uhr vieler Lebewesen. Jetzt haben Wissenschaftler entdeckt, dass es bei der Taufliege Drosophila auch in den Sehprozess eingreift. Die zentralen Experimente dabei liefen am Biozentrum der Universität Würzburg.
Timing ist im Leben aller Organismen alles: Pflanzen treiben aus, wenn das Frühjahr naht, Bienen wissen, zu welcher Tageszeit welche Blüten geöffnet sind, Menschen werden abends müde und wachen am Morgen wieder auf, selbst Einzeller besitzen eine innere Uhr. Auch die Taufliege Drosophila melanogaster besitzt eine Reihe sogenannter Uhren-Gene, nach denen sich ihr Verhalten richtet.

Was das Timing der Taufliege betrifft, haben Wissenschaftler der Universitäten Padua, Ferrara und Würzburg jetzt ein überraschendes Detail entdeckt: „Wir konnten zeigen, dass das Blaulicht-Pigment Cryptochrom im Auge der Fliege mit einer wichtigen Komponente der Phototransduktionskaskade, dem Proteinkomplex InaD, interagiert“, sagt Professorin Charlotte Förster. In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift PNAS stellen die Forscher ihre Arbeit vor.

Charlotte Förster ist seit September 2009 Professorin an der Universität Würzburg; sie hat den Lehrstuhl für Neurobiologie und Genetik inne. Chronobiologie, also die zeitliche Organisation aller Lebewesen, ist das Spezialgebiet der Biologin. Sie ist außerdem Sprecherin des Sonderforschungsbereichs „Insect timing: mechanisms, plasticity and interactions“, der zu Beginn dieses Jahres seine Arbeit aufgenommen hat. Auch er geht der Frage nach, wie die inneren Uhren im Tierreich funktionieren.

Eingriff in den Sehprozess

Die Tatsache, dass Cryptochrom in den Sehprozess eingreift, ist für die Wissenschaft völlig neu. „Bisher galt Cryptochrom als wichtiger Photorezeptor in der inneren Uhr der Fliege“, sagt Förster. In speziellen Nervenzellen, den sogenannten Uhrneuronen, interagiert Cryptochrom bei Belichtung mit dem Uhrprotein Timeless und sorgt so dafür, dass dieses Protein abgebaut wird. Eine Rolle von Cryptochrom im Sehprozess und damit an den Membranen der Sehzellen war bisher nicht bekannt.

Diese molekularen Prozesse aufgedeckt haben die an der Veröffentlichung beteiligten Wissenschaftler aus Italien. Charlotte Försters Arbeitsgruppe war für die entsprechenden Verhaltensexperimente zuständig, mit denen der Nachweis am lebenden Objekt möglich war, dass Cryptochrom tatsächlich den Sehprozess beeinflusst.

Die Experimente

„Die Lichtempfindlichkeit der Augen wird bei allen Tieren durch die innere Uhr moduliert“, erklärt Charlotte Förster. So sind die Augen in der Regel nachts empfindlicher als am Tage. Bei Fliegen kann die Lichtempfindlichkeit am einfachsten durch Verhaltensexperimente getestet werden. Dafür messen die Wissenschaftler die Tendenz der Tiere, auf eine Lichtquelle zuzulaufen oder einem sich um sie herum drehenden Streifenmuster zu folgen. „Beide Reaktionen sind in der Nacht, wenn die Photorezeptorzellen des Auges empfindlicher sind, stärker als am Tag“, so die Biologin. Tatsächlich konnte Försters Mitarbeiter Matthias Schlichting in seinen Experimenten zeigen, dass Fliegen, denen das Gen für Cryptochrom fehlt, diesen Rhythmus nicht aufweisen. Ihre Reaktion verharrt permanent auf dem Minimum, das am Tag messbar ist.

Messung an der Netzhaut

Da diese messbaren Verhaltensreaktionen sozusagen „am Ende des ganzen Sehprozesses“ stehen und durch viele äußere und innere Einflüsse verändert werden können, haben die Wissenschaftler zusätzlich die Lichtempfindlichkeit des Auges auf direktem Wege gemessen. Verantwortlich dafür war Rudi Grebler, ebenfalls Mitarbeiter an Försters Lehrstuhl. Grebler hat unter anderem die Reaktion der Zellen in der Netzhaut der Fliegen gemessen, wenn diesen ein Lichtblitz präsentiert wurde. Das Ergebnis: Auch in diesem Fall war die Lichtempfindlichkeit des Auges von Fliegen, denen das Gen für Cryptochrom fehlte, in gleicher Weise verändert, wie in den Verhaltensexperimenten: Die tagesrhythmische Modulation fehlte und die Photorezeptorzellen des Auges zeigten kein Empfindlichkeitsmaximum mehr.

Für die Wissenschaftler lautet deshalb das Fazit: „Cryptochrom scheint ein wichtiger Vermittler zwischen der inneren Uhr und der Lichtempfindlichkeit des Auges zu sein. Dies geschieht offensichtlich über eine Interaktion mit dem Protein InaD“.

“Fly cryptochrome and the visual system”. Gabriella Mazzotta, Alessandro Rossi, Emanuela Leonardi, Moyra Mason, Cristiano Bertolucci, Laura Caccin, Barbara Spolaore, Alberto J. M. Martin, Matthias Schlichting, Rudi Grebler, Charlotte Helfrich-Förster, Stefano Mammi, Rodolfo Costa and Silvio C. E. Tosatto. PNAS Online Early Edition, 25. März 2013. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1212317110

Kontakt
Prof. Dr. Charlotte Förster, (0931) 31-88823, charlotte.foerster@biozentrum.uni-wuerzburg.de

Gunnar Bartsch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neurobiologie - Die Chemie der Erinnerung
21.11.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Diabetes: Immunsystem kann Insulin regulieren
21.11.2017 | Universität Basel

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: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

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....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie