Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Startsignal zum Wachstumsstopp

29.09.2010
Wissenschaftler am Biozentrum und vom Pharmakologischen Institut der Uni Würzburg haben bei einer Fischart ein Gen entdeckt, das die Pubertät auslöst. Menschen tragen dieses Gen auch in ihrem Erbgut. Dort wird es bisher mit der Regulation des Appetits und des Körpergewichts in Verbindung gebracht.

Ausgewachsene Männchen des Schwertträgerfischs Xiphophorus zeigen erstaunliche Unterschiede: Einige sind groß und schwer; andere hingegen klein und leicht. Und während die großen ihr Revier verteidigen und mit einer ausgeklügelten Balz um Weibchen werben, ziehen die kleinen umher, schleichen sich an fortpflanzungsfähige Weibchen heran und vergewaltigen diese. Etwas anderes bleibt ihnen eigentlich auch gar nicht übrig, da die Weibchen eindeutig große Partner bevorzugen.

Aus evolutionärer Sicht mag es überraschen, dass es die kleinen Männchen trotz der Ablehnung durch potenzielle Partnerinnen bis heute geschafft haben, sich fortzupflanzen. Der Grund dafür liegt an anderer Stelle: Wie groß ein Schwertträger-Männchen wird, hängt davon ab, wann es in die Pubertät kommt. Denn mit dem Einsetzen der Pubertät stoppt das Wachstum. Je später also das Männchen geschlechtsreif wird, desto größer ist es am Ende. Das aber bedeutet: Kleine Männchen haben mehr Zeit, Nachwuchs in die Welt zu setzen.

Die Suche nach dem verantwortlichen Gen

Wie es zu dem unterschiedlichen Aussehen und Verhalten der Schwertträger-Männchen kommt, hat ein Team um den Würzburger Biochemiker Manfred Schartl untersucht – allerdings nicht aus evolutionsbiologischer Sicht. Schartl ist Inhaber des Lehrstuhls für Physiologische Chemie I der Universität; der Schwertträgerfisch interessiert ihn schon lange unter molekularbiologischen Aspekten. Bei der Suche nach dem Auslöser für das, was Biologen als „Polymorphismus“ bezeichnen, ist das Würzburger Team jetzt fündig geworden: Auf den Geschlechts-Chromosomen hat es das verantwortliche Gen entdeckt. Das Gen reguliert den Zeitpunkt, wann ein Schwertträger-Männchen in die Pubertät eintritt.

„Man findet dieses Gen sowohl auf dem X- als auch auf dem Y-Chromosom in jeweils unterschiedlicher Ausprägung“, sagt Manfred Schartl. Für die Unterschiede bei den männlichen Schwertträgerfischen ist das Erbgut auf dem Y-Chromosom entscheidend. Was die Weibchen betrifft, gelten anscheinend andere Regeln. Sie wachsen denn auch ihr ganzes Leben lang.

Viele Kopien verzögern die Pubertät

Stark vereinfacht dargestellt, existieren auf dem Y-Chromosom, das nur Männchen besitzen, zwei Varianten des Gens. Sie sind für die unterschiedliche Ausprägung der männlichen Fische verantwortlich – oder genauer gesagt: Die Häufigkeit, mit der sich Kopien von ihnen auf dem Chromosom aneinander reihen. Während nämlich die eine Sorte von Genen Botenstoffe produziert, die an anderen Stellen im Körper Prozesse in Gang setzen, an deren Ende die Geschlechtsreife steht, erweist sich die andere Sorte als eher inaktiv.

„Wir vermuten, dass diese inaktiven Allele den Eintritt in die Pubertät verzögern, indem sie das Signal der aktiven Allele schwächen“, sagt Schartl. Je mehr Kopien es von ihnen gibt, desto länger dauert es, bis die Botenstoffe der aktiven Gene einen bestimmten Schwellenwert erreicht haben und der Prozess starten kann.

Für die Wissenschaftler ist diese Entdeckung vor allem aus einem Grund von Bedeutung: „Wir haben damit zum ersten Mal ein Gen gefunden, das für einen Polymorphismus innerhalb einer Art verantwortlich ist“, so Schartl. Was in diesem Fall bedeutet: Ein und dasselbe Gen steuert das unterschiedliche Aussehen und Verhalten der Schwertträgerfische.

Welche Rolle das Gen beim Menschen spielt

Interessant ist das Gen allerdings noch aus einem weiteren Grund: Auch der Mensch trägt es in seinem Erbgut; bei ihm, wie bei Säugern allgemein, wird das Gen im Bereich des Hypothalamus abgelesen. Dort greift es in die Regelkreise des Energiehaushalts ein; es beeinflusst den Appetit, die Nahrungsaufnahme und letzten Endes auch das Körpergewicht. Schartls Entdeckung legt nun den Verdacht nahe, dass dieses Gen auch beim Menschen in irgendeiner Art und Weise den Beginn oder Ablauf der Pubertät beeinflussen könnte.

Unwahrscheinlich ist ein molekularbiologischer Zusammenhang zwischen Pubertät, Appetit und Körpergewicht nicht. Immerhin ist von magersüchtigen Mädchen bekannt, dass sie verspätet in die Pubertät kommen, oder dass ihre Regelblutung wieder aussetzt. „Es spricht also einiges dafür, dass eine biochemische Verbindung zwischen diesen Systemen existiert“, sagt Schartl.

Kein direkter Zusammenhang mit Magersucht

Der Schluss, ein genetischer Defekt sei der Auslöser von Magersucht, ist nach Schartls Worten allerdings nicht zulässig. „Natürlich ist Magersucht nicht durch ein einzelnes Gen bedingt; in der Regel wird sie durch psychische Faktoren ausgelöst.“ Weil aber in solch komplizierten Regelkreisen nie das einzelne Gen alleine verantwortlich ist, sondern immer große Gennetzwerke mit vielen Komponenten beteiligt sind, sei es denkbar, dass Störungen an unterschiedlichen Stellen trotzdem zu den gleichen Problemen führen.

Wie kommt es dazu, dass sich Manfred Schartl ausgerechnet für dieses Gen interessiert hat? Kein Zufall. Normalerweise arbeitet Schartl mit Schwertträgerfischen, weil sich an ihnen gut die molekularbiologischen Mechanismen erforschen lassen, die für die Entstehung von Hautkrebs verantwortlich sind. Das Gen, das dabei eine zentrale Rolle spielt, liegt just neben dem jetzt entdeckten.

Determination of Onset of Sexual Maturation and Mating Behavior by Melanocortin Receptor 4 Polymorphisms. Kathrin P. Lampert, Cornelia Schmidt, Petra Fischer, Jean-Nicolas Volff, Carsten Hoffmann, Jenny Muck, Martin J. Lohse, Michael J. Ryan and Manfred Schartl. Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2010.08.029

Kontakt:
Prof. Dr. Manfred Schartl, Lehrstuhl für Physiologische Chemie I, T: (0931) 31-84149, E-Mail: phch1@biozentrum.uni-wuerzburg.de

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Waldrand oder mittendrin: Das Erbgut von Mausmakis unterscheidet sich je nach Lebensraum
19.07.2018 | Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover

nachricht Infrarotsensor als neue Methode für die Wirkstoffentwicklung
19.07.2018 | Ruhr-Universität Bochum

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: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

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

Europaweit erste Patientin mit neuem Hybridgerät zur Strahlentherapie behandelt

19.07.2018 | Medizintechnik

Waldrand oder mittendrin: Das Erbgut von Mausmakis unterscheidet sich je nach Lebensraum

19.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Automatisiertes Befüllen von Regalen im Einzelhandel

19.07.2018 | Verkehr Logistik

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