Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was Algen den "Durchblick" verschafft

09.01.2008
Botaniker der Universität Jena klären Eiweiße und Modifikationen des Augenflecks von Algen auf

Wie und womit sehen Algen? Dieser Frage widmen sich Botaniker der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Während es den Laien zunächst überraschen mag, dass Algen überhaupt "sehen" können, interessieren sich die Forscher um Prof. Dr. Maria Mittag für die Funktionsweise des "Sehapparates" der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii. Die einzellige Alge kommt im feuchten Boden und in Süßwasser vor.


Die Signalverarbeitung bei der Lichtwahrnehmung der Grünalge "Chlamydomonas reinhardtii" verläuft wahrscheinlich nach ähnlichen Mechanismen wie bei Wirbeltieren. Das fanden Botaniker der Universität Jena um Prof. Dr. Maria Mittag heraus. Foto: Mittag/FSU

"Natürlich ist das 'Sehen' einzelliger Algen nicht direkt vergleichbar mit der Sinneswahrnehmung höherer Organismen", räumt die Professorin für Allgemeine Botanik ein. Aber, so macht die Forscherin deutlich, die Algen können Licht wahrnehmen und so "hell" und "dunkel" unterscheiden. Je nach seiner Intensität schwimmen sie gezielt auf das Licht zu oder von ihm weg. Diese Lichtwahrnehmung geschieht über den sogenannten Augenfleck, ein primitives visuelles System. Gemeinsam mit Kollegen der Uni Erlangen-Nürnberg haben die Jenaer Forscher nun die Eiweiße und Modifikationen des primitiven "Auges" dieser wenige Mikrometer (Tausendstel Millimeter) großen Algen aufgeklärt.

Dazu haben die Forscher sämtliche Eiweiße, aus denen der Augenfleck aufgebaut ist, isoliert und deren Struktur und Zusammensetzung analysiert. Über 200 Eiweiße konnten sie identifizieren und ihre Modifikationen im Augenfleck der Algen bestimmen. "Der Augenfleck befindet sich am Rande des Chloroplasten der Algenzelle", so Mittag. "Doch anders als dieser enthält der Augenfleck nur wenig des grünen Farbstoffs Chlorophyll", sagt die Botanikerin. Stattdessen enthält dieser große Mengen an Karotinoiden - orangefarbigen Pigmenten.

"Interessanterweise besitzt dieser primitive Augenfleck auch Eiweiße, welche in den Augen von Tieren und vom Menschen vorkommen", sagt Prof. Mittag und nennt als Beispiel ein Eiweiß mit Namen "SOUL-Häm-Bindeprotein". Hinweise darauf sind auch in der Netzhaut im Auge höherer Organismen zu finden. Ebenso sind diese auch in der Zirbeldrüse enthalten, jenem Organ im Gehirn, das bei Menschen und Tieren an der Steuerung des Tag-Nacht-Rhythmus beteiligt ist. Diese Ähnlichkeiten sind kein Zufall. "Ganz ähnlich wie Auge und Zirbeldrüse bei Säugern oder uns Menschen, steuert der Augenfleck die Lichtwahrnehmung und könnte somit an der Synchronisation des Tag-Nacht-Rhythmus' der Algen beteiligt sein", erläutert Prof. Mittag.

Außerdem fanden die Forscher, dass die Modifikationen sogenannter Rhodopsine im Augenfleck der Algen konserviert sind. Diese Moleküle sind als Lichtrezeptoren auch in den Augen von Wirbeltieren mit diesen Modifikationen zu finden. "Das lässt darauf schließen, dass der Lichtsignalweg bei den Grünalgen und Wirbeltieren nach ähnlichen Mechanismen gesteuert wird", macht Prof. Mittag deutlich. Auch hinsichtlich der übrigen Eiweiße unterscheidet sich der Augenfleck deutlich von den übrigen Zellstrukturen der Algen. So finden sich viele Eiweiß-Bausteine, die wasserabweisende Eigenschaften besitzen.

"Das ist nicht nur wichtiges Grundlagenwissen für uns Botaniker", ordnet Prof. Mittag die aktuellen Forschungsergebnisse ein. "Vielmehr lassen sich daran auch entwicklungsbiologische Prozesse ableiten, etwa wie das Auge höher entwickelter Organismen entstanden ist." Selbst therapeutische Anwendungen seien eines Tages denkbar. Versuche aus anderen Labors, ein Algen-Rhodopsin in andere Organismen zu übertragen, zeigten bereits Erfolge. So kann dieses Eiweiß Nervenzellen in damit behandelten Fadenwürmern stimulieren und bei diesen Lichtreaktionen auslösen bzw. bei blinden Mäusen partielles Sehen vermitteln.

Für ihre Forschung nutzten die Jenaer Botaniker eine Massenspektrometrie-Anlage im Wert von einer halben Million Euro. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat diese Anlage im Rahmen der Förderung einer deutschlandweiten Forschergruppe zu Chlamydomonas reinhardtii finanziert. Seit 2003 koordiniert Prof. Mittag diese Gruppe, die den Organismus intensiv untersucht. Wissenschaftler der DFG-Forschergruppe haben sich auch am internationalen Einsatz zur Annotierung des Genoms von Chlamydomonas reinhardtii beteiligt, das 2007 im renommierten Journal "Science" veröffentlicht worden ist.

Kontakt:
Prof. Dr. Maria Mittag
Institut für Allgemeine Botanik und Pflanzenphysiologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Am Planetarium 1, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949200
E-Mail: M.Mittag[at]uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Berichte zu: Alge Augenfleck Eiweiß Modifikationen Organismus

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Chemiker der Universitäten Rostock und Yale zeigen erstmals Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen
15.10.2018 | Universität Rostock

nachricht Bio-Angeln für Seltene Erden: Wie Eiweiß-Bruchstücke Elektronik-Schrott recyceln
15.10.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Im Focus: Chemiker der Universitäten Rostock und Yale zeigen erstmals Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen

Die Forschungskooperation zwischen der Universität Yale und der Universität Rostock hat neue wissenschaftliche Ergebnisse hervorgebracht. In der renommierten Zeitschrift „Angewandte Chemie“ berichten die Wissenschaftler über eine Dreierkette aus Ionen gleicher Ladung, die durch sogenannte Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden. Damit zeigen die Forscher zum ersten Mal eine Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen, die sich im Grunde abstoßen.

Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den Professoren Mark Johnson, einem weltbekannten Cluster-Forscher, und Ralf Ludwig aus der Physikalischen Chemie der...

Im Focus: Storage & Transport of highly volatile Gases made safer & cheaper by the use of “Kinetic Trapping"

Augsburg chemists present a new technology for compressing, storing and transporting highly volatile gases in porous frameworks/New prospects for gas-powered vehicles

Storage of highly volatile gases has always been a major technological challenge, not least for use in the automotive sector, for, for example, methane or...

Im Focus: Materiezustände durch Licht verändern

Forscherinnen und Forscher der Universität Hamburg stören die kristalline Ordnung

Physikerinnen und Physikern der Universität Hamburg ist es gelungen, mithilfe von Laserpulsen die Ordnung von Quantenmaterie so zu stören, dass ein spezieller...

Im Focus: Disrupting crystalline order to restore superfluidity

When we put water in a freezer, water molecules crystallize and form ice. This change from one phase of matter to another is called a phase transition. While this transition, and countless others that occur in nature, typically takes place at the same fixed conditions, such as the freezing point, one can ask how it can be influenced in a controlled way.

We are all familiar with such control of the freezing transition, as it is an essential ingredient in the art of making a sorbet or a slushy. To make a cold...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Neurowoche 2018: 7000 Experten für Gehirn und Nerven tagen in Berlin

15.10.2018 | Veranstaltungen

Berlin5GWeek: Private Industrienetze und temporäre 5G-Inseln

15.10.2018 | Veranstaltungen

PV Days in Halle zeigen neue Chancen für die Photovoltaik

11.10.2018 | Veranstaltungen

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

Smart Glasses Guide: Neues Tool zur Auswahl von Datenbrillen und Anwendungen

15.10.2018 | Informationstechnologie

Neurowoche 2018: 7000 Experten für Gehirn und Nerven tagen in Berlin

15.10.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Grauer Star: Neues Verfahren bei der Katarakt-Operation

15.10.2018 | Medizintechnik

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