Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn die innere Uhr aus dem Rhythmus kommt - Zirkadianes Timing komplexer als angenommen

16.03.2004


Praktisch alle Lebensfunktionen in allen Organismen werden von der inneren Uhr gesteuert. Uhrengene erzeugen diesen inneren Tagesrhythmus, in dem molekulare Rückkopplungsschleifen eine wichtige Rolle spielen. Dabei wird das Uhrengen über einen RNA-Zwischenschritt in sein Produkt, ein Protein, übersetzt, das dann wiederum negativ auf die Expression seines eigenen Uhrengens wirkt. Ergebnisse des Teams um Prof. Dr. Till Roenneberg und Dr. Martha Merrow vom Zentrum für Chronobiologie der LMU zeigen jetzt aber, dass dieses einfache Modell als Erklärung nicht ausreicht, wie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Current Biology berichtet. "Wir haben molekulare Prozesse der inneren Uhr unter verschiedenen Tageslängen in einem Pilz untersucht", so Roenneberg. "Und unter diesen Bedingungen werden der RNA- und Protein-Rhythmus entkoppelt. Wir müssen also nach weiteren zellulär-molekularen Mechanismen der inneren Tagesuhr suchen."



Obwohl bereits einiges über die Rückkopplungsschleifen zwischen den Uhrengenen und ihren Protein-Produkten bekannt ist, fehlen genaue Informationen darüber, wie jede einzelne Zelle auf molekularer Ebene einen circa-24-Stunden-Rhythmus erzeugt. Die Organismen passen sich an, indem sie die sich je nach Jahreszeit ändernde Tageslänge messen. Das ist nötig, weil bestimmte Lebensprozesse - etwa die Fortpflanzung - bei vielen Tieren und Pflanzen nur zu bestimmten Jahreszeiten stattfinden.

... mehr zu:
»Protein


"Zeitgeber" sind äußere Faktoren, die diese Synchronisierung des inneren Uhrwerks mit dem Tag-Nacht-Wechsel auslösen. Wichtigster Faktor ist dabei das Licht. Die Wissenschaftler untersuchten erstmals die molekularen Prozesse der inneren Uhr unter verschiedenen Tageslängen in dem Schimmelpilz Neurospora crassa. "Das Uhrengen frequency, kurz frq , und sein Genprodukt, das Protein FRQ, bilden in Neurospora crassa die zentrale Rückkopplungsschleife", berichtet Roenneberg.

Bei konstantem Lichteinfall lassen sich hohe Konzentrationen an frq-RNA, sowie des FRQ-Proteins finden. In Dunkelheit aber nehmen die RNA-Mengen ab und steigen erst wieder nach acht bis zwölf Stunden an. Nach etwa vier Stunden nehmen auch die Proteinmengen zu. In verschiedenen Experimenten mit unterschiedlichen Hell-Dunkel-Zyklen stieg mit Beginn des Lichteinfalls die Konzentration der frq-RNA etwa um das Zehnfache an, fiel dann aber auf etwa die Hälfte des Spitzenwertes ab und blieb dort, solange Licht eingestrahlt wurde. Nach dem Übergang zur Dunkelheit fiel die Menge an frq-RNA dramatisch ab und stieg erst nach etwa acht Stunden wieder an. Auf RNA-Ebene scheint die frq-Expression von äußerem Lichteinfall gesteuert zu sein.

Nach dem alten Rückkopplungsmodell müsste die Proteinproduktion der RNA-Produktion folgen und dann die Expression des frq-Uhrengens unterbinden. Während aber die RNA-Menge dem Lichteinfall folgte, spiegelte die FRQ-Proteinkonzentration weder das RNA-Level noch direkt den Lichteinfall wider. Der RNA- und Protein-Rhythmus waren unter diesen synchronisierten Bedingungen, die in etwa den jahreszeitlichen Veränderungen entsprechen, entkoppelt. An Wintertagen steigen beide gleichzeitig mit Sonnenaufgang an, während das Protein an Sommertagen bis zu vier Stunden später als die RNA ansteigt. "Die Regulatoren, die diese Entkopplung bewirken, sind noch völlig unbekannt.", so Roenneberg. "Sie sind aber der Schlüssel zum Verständnis des zirkadianen Timings auf molekularer Ebene und der Frage, wie die Uhr Kontrolle über so viele zelluläre Prozesse ausübt. Unsere Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist die innere Uhr unter annähernd natürlichen Bedingungen zu untersuchen." (suwe)

Ansprechpartner:

Professor Dr. Till Roenneberg
Zentrum für Chronobiologie, Institut für Medizinische Psychologie
Phone: 089-5996-650 oder -654
E-Mail: roenneberg@lmu.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.imp-muenchen.de/?chronobiology

Weitere Berichte zu: Protein

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neuer Ansatz im Kampf gegen Prostatakrebs entdeckt
24.05.2018 | Universität Bern

nachricht Die neue Achillesferse von Blutkrebs
22.05.2018 | Ludwig Boltzmann Gesellschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Was einen guten Katalysator ausmacht

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Superkondensatoren aus Holzbestandteilen

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Schaltschrank-Plattform für die Energiewelt

24.05.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics