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 Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise