Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zirbeldrüse in neuem Licht

04.07.2018

Freiburger Biologen identifizieren Gen für Links-Rechts-Asymmetrie des Gehirns und Schlaf-Wach-Rhythmus

Fehlt Zebrafischen ein bestimmtes Protein, entwickeln sich beide Gehirnhälften symmetrisch und das so genannte Schlafhormon Melatonin wird nicht mehr gebildet. Diese Ergebnisse publizieren die Freiburger Biologen Theresa Schredelseker und Prof. Dr. Wolfgang Driever in der Fachzeitschrift „Development“. Ihre Untersuchungen rund um die zum Gehirn gehörende Zirbeldrüse zeigen eine genetische Verbindung von Links-Rechts-Asymmetrie und Tag-Nacht-Rhythmus.


Grafik: Theresa Schredelseker

Die Zirbeldrüse ist relativ klein und liegt bei Menschen tief im Gehirn, bei Zebrafischen hingegen direkt unter der Schädeldecke. Ihre Hauptfunktion ist jedoch bei Fisch und Mensch die gleiche: die Freisetzung von Melatonin, die nur nachts erfolgt. Während die Information über das Tageslicht die menschliche Zirbeldrüse nur indirekt über das Auge erreicht, ist die Zirbeldrüse von Fischen direkt lichtempfindlich.

Mit Hilfe von genetischen Werkzeugen erreichten die Forschenden, dass der Zebrafisch das Protein Brain-specific homeobox (Bsx) nicht mehr bilden kann. Fehlt den Fischen dieses Protein, entwickeln sich die lichtempfindlichen Zellen der Zirbeldrüse nicht normal und können kein Melatonin mehr bilden.

In früheren Studien demonstrierten amerikanische Forschende, dass Zebrafische ohne Melatonin einen gestörten Schlaf-Wach-Rhythmus aufweisen. Damit zeigen Fische ähnliche Syndrome wie Menschen, deren Melatonin-Rhythmus durch Schichtarbeit oder nächtliche Smartphone-Nutzung durcheinandergerät.

Das Fehlen von Bsx betrifft die Zirbeldrüse des Zebrafischs noch aus einem anderen Grund: Am zweiten Tag der Embryonalentwicklung beginnen dort Zellen auszuwandern, und zwar fast immer nach links. Diese Zellen beeinflussen das umgebende Gewebe und tragen damit entscheidend zur Links-Rechts-Asymmetrie des Gehirns bei.

Ohne Bsx hingegen werden diese Zellen nicht gebildet und es entwickeln sich zwei rechte Gehirnhälften. Während sich die Freiburger Biologen auf die Embryonalentwicklung konzentrieren, eröffnet ihre Arbeit auch neue Möglichkeiten für Verhaltensstudien. Kürzlich demonstrierten amerikanische Labore, dass symmetrische Gehirne in Fischen zu Verhaltensauffälligkeiten führen, die sich als verstärkte Angstzustände interpretieren lassen.

Der etwa vier Zentimeter lange Zebrafisch hat sich in den vergangenen Jahrzehnten als eines der beliebtesten Modelltiere für die Genetik etabliert. Er vermehrt und entwickelt sich schnell: ein Weibchen hat wöchentlich bis zu 300 Eier; nach zwölf bis 16 Wochen ist ein Zebrafisch geschlechtsreif. Seine Embryonen sind durchsichtig, sodass sich alle Zellen bis ins frühe Larvenstadium gut erkennen lassen. Als Wirbeltier besitzt er viele Gene, die bei Säugetieren und damit auch beim Menschen dieselben oder ähnliche Funktionen haben.

Die Freiburger Biologen um Wolfgang Driever untersuchen Signalvorgänge in der Zebrafischentwicklung im Rahmen des Exzellenzclusters BIOSS – Centre for Biological Signalling Studies der Albert-Ludwigs-Universität. Die neue Zebrafischlinie, in der kein Bsx mehr gebildet wird, könnte anderen Forschungsgruppen als Modell dienen, um Fehlentwicklungen der Zirbeldrüse und damit zusammenhängende Verhaltensänderungen zu untersuchen.

Originalpublikation:
Theresa Schredelseker, Wolfgang Driever (2018): Bsx controls pineal complex development. In: Development.
http://dev.biologists.org/lookup/doi/10.1242/dev.163477

Kontakt:
Theresa Schredelseker und Wolfgang Driever
Institut für Biologie I (Zoologie)
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-2581
schredet@tcd.ie oder driever@biologie.uni-freiburg.de

Weitere Informationen:

https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2018/zirbeldruese-in-neuem-licht?set_language=...

Rudolf-Werner Dreier | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Titin in Echtzeit verfolgen
13.12.2019 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Neu entdeckter Schalter steuert Zellteilung bei Bakterien
13.12.2019 | Philipps-Universität Marburg

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: Das feine Gesicht der Antarktis

Eine neue Karte zeigt die unter dem Eis verborgenen Geländeformen so genau wie nie zuvor. Das erlaubt bessere Prognosen über die Zukunft der Gletscher und den Anstieg des Meeresspiegels

Wenn der Klimawandel die Gletscher der Antarktis immer rascher Richtung Meer fließen lässt, ist das keine gute Nachricht. Denn dadurch verlieren die gefrorenen...

Im Focus: Virenvermehrung in 3D

Vaccinia-Viren dienen als Impfstoff gegen menschliche Pockenerkrankungen und als Basis neuer Krebstherapien. Zwei Studien liefern jetzt faszinierende Einblicke in deren ungewöhnliche Vermehrungsstrategie auf atomarer Ebene.

Damit Viren sich vermehren können, benötigen sie in der Regel die Unterstützung der von ihnen befallenen Zellen. Nur in deren Zellkern finden sie die...

Im Focus: Virus multiplication in 3D

Vaccinia viruses serve as a vaccine against human smallpox and as the basis of new cancer therapies. Two studies now provide fascinating insights into their unusual propagation strategy at the atomic level.

For viruses to multiply, they usually need the support of the cells they infect. In many cases, only in their host’s nucleus can they find the machines,...

Im Focus: Cheers! Maxwell's electromagnetism extended to smaller scales

More than one hundred and fifty years have passed since the publication of James Clerk Maxwell's "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field" (1865). What would our lives be without this publication?

It is difficult to imagine, as this treatise revolutionized our fundamental understanding of electric fields, magnetic fields, and light. The twenty original...

Im Focus: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

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

Titin in Echtzeit verfolgen

13.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

LogiMAT 2020: Automatisierungslösungen für die Logistik

13.12.2019 | Messenachrichten

Das feine Gesicht der Antarktis

13.12.2019 | Geowissenschaften

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