Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

RUB-Forscher entdecken neuen Zellkanal

07.01.2002


Die Funktionsweise des siebten Kanaltyps bei der Fruchtfliege Drosophila melanogaster im Überblick.


Bisher waren sechs Kanaltypen bekannt, über die Zellen Informationen austauschen und weiterverarbeiten. Bochumer Forscher konnten jetzt einen siebten Kanaltyp nachweisen. Kennzeichen ist, dass er durch Histamin geöffnet wird. Die Wissenschaftler entdeckten den Kanal an der Kontaktstelle von den Sehzellen zu den Gehirnzellen der Taufliege Drosophila melanogaster.


Der 7. Kanal: Die Lehrbücher müssen umgeschrieben werden
Bochumer Forscher entdecken neuen Zellkanal
Die Fruchtfliege benötigt Histamin, um sehen zu können


Zellen sprechen miteinander. Über Kanäle, die sich in der Zellmembran öffnen, tauschen sie Informationen aus, leiten sie Zelle für Zelle weiter und verarbeiten sie. Bisher waren sechs solcher Kanaltypen bekannt. Die Bochumer Forscher Dr. Günter Gisselmann, Dr. Hermann Pusch und Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt (Zellphysiologie, Fakultät für Biologie der RUB) konnten jetzt in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Bernhard Hovemann (Biochemie/Molekulare Zellbiochemie) einen siebten Kanaltyp nachweisen. Kennzeichen ist, dass er durch Histamin geöffnet wird. Die Forscher entdeckten den Kanal an der Kontaktstelle von den Sehzellen zu den Gehirnzellen der Taufliege Drosophila melanogaster. Das Magazin "Nature Neuroscience" veröffentlicht die Forschungsergebnisse in seiner Januarausgabe, die heute (3. Januar 2002) erscheint.

So reden Zellen miteinander

Nervenzellen bilden die Basis für alle Sinnes- und Verhaltensleistungen. Grundlage ist ein elektrisches Signal, das sich entlang von Nervenfasern fortpflanzt. Gelangt das Signal an das Faserende, löst es die kurzfristige Ausschüttung eines Botenstoffs (Transmitter) aus. An der benachbarten Zelle bindet der Transmitter an bestimmte Proteinstrukturen, sog. Rezeptoren. Der Rezeptor kann Teil des Kanals sein, der nach Besetzen des Rezeptors direkt öffnet; man spricht dann von direkt gesteuerten Kanälen. Die Bindung des Transmitters an den Rezeptor wirkt wie das Drücken eines Schalters: Durch den geöffneten Kanal fließt Strom, so dass die Zelle erregt wird. Der Rezeptor kann aber auch Teil eines Proteins sein, das kein Kanal ist, sondern eine Reihe von chemischen Reaktionen in der Zelle auslöst (sog. indirekte Übertragung).

Mühsame Arbeit

Die Entschlüsselung des menschlichen Erbgutes ist weitgehend abgeschlossen. Bei der Taufliege Drosophila melanogaster war es bereits Anfang 2000 so weit. Die Wissenschaftler um Professor Hatt suchten aus den 13.600 Genen der Fliege gezielt solche heraus, die bereits bekannten kanal-kodierenden Genen ähneln. Sie fanden über 50 Gene für direkt gesteuerte Kanäle, von denen insgesamt nur ca. 20 Prozent in ihrer Funktion bekannt waren. Das Erbmaterial der unbekannten Kanäle injizierten die Forscher in Froscheier, die daraufhin die entsprechenden Kanäle ausbildeten und ihre Untersuchung ermöglichten. Durch ein Screening mit verschiedenen Testsubstanzen stellten die Forscher fest, dass zwei der Gene die Baupläne für einen Histamin-gesteuerten Kanal liefern.

Wie arbeitet der Kanal ...

Seit ca. zehn Jahren lernt jeder Biologiestudent, dass es sechs Typen von direkt gesteuerten Kanälen gibt. Die Unterteilung ergibt sich aus den sechs verschiedenen Transmittern, die sie öffnen (Glutamat, Acetylcholin, GABA, Glycin, Serotonin und ATP). Von Histamin wusste man bislang nur, dass es einen Fluss elektrischer Teilchen an der Zelle erzeugt. Wie dies geschieht und welche Strukturen beteiligt sind, war unklar. Mit dem neu entdeckten Kanal kennt man nun einen siebten direkt gesteuerten Kanaltyp, die Wissenslücke schließt sich. Mit einer pharmakologischen Charakterisierung klärten die Wissenschaftler dann, ob es andere Stoffe gibt, die den Kanal öffnen können, welchen Einfluss die Histamin-Konzentration hat und welche Stoffe den Rezeptor hemmen und so eine Kanalöffnung verhindern können. Dabei zeigte sich, dass z. B. Antihistaminika, die auf den menschlichen indirekt gesteuerten Histamin-Rezeptor hemmend wirken (und so eine allergische Reaktion unterdrücken sollen) auch den Insekten-Kanal blockieren. In der Pharmaindustrie könnte der Kanal einen neuen Ansatzpunkt für Insektizide bieten.

... und wo findet man ihn ?

Nun fragten sich die Wissenschaftler, wo der Kanal in der Fliege vorkommt. Sie färbten alle Zellen an, in denen der Kanal gebildet wird und wurden im Fliegenauge fündig: In einer dünnen Zellschicht wurden Zellen markiert, die die erste Schaltzentrale für visuelle Reize im Fliegenauge bilden. Damit hat die Arbeitsgruppe nicht nur einen neuen Ionenkanal entdeckt, sondern auch ein bislang fehlendes Bindeglied beim Verständnis, wie Insekten Sehinformation verarbeiten. Das Ergebnis passt zu der Erkenntnis, dass Fliegen ohne dieses Gen blind sind. Jetzt erforschen die Wissenschaftler die übrigen potentiellen Kanal-Gene von Drosophila und suchen auch beim Menschen nach einem durch Histamin direkt gesteuerten Kanal. Die Gruppe um Professor Hatt geht davon aus, dass es maximal zehn Transmitter gibt, die Kanäle direkt öffnen, so dass nur zwei bis drei Kanäle übrig bleiben, zu denen noch kein Gen gefunden wurde.

Titelaufnahme

G. Gisselmann, H. Pusch, B.T. Hovemann, H. Hatt; Primary structure and functional expression of two histamine-gated ion channels in Drosophila melanogaster; Nature neuroscience Vol. 5 (1), S. 11-12, 2002

Weitere Informationen

Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt, Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Biologie, Lehrstuhl für Zellphysiologie, Tel. 0234/32-26792, Fax: 0234/32-14129, E-Mail: hanns.hatt@ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw

Weitere Berichte zu: Drosophila Gen Histamin Kanal Rezeptor Transmitter Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Modellierung zeigt optimale Größe für Platin-Katalysatorpartikel Aktivität von Brennstoffzellen-Katalysatoren verdoppelt
03.07.2019 | Technische Universität München

nachricht Autonomes Premiumtaxi sofort oder warten auf den selbstfahrenden Minibus?
14.06.2019 | Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Happy hour für die zeitaufgelöste Kristallographie

Ein Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD), der Universität Hamburg und dem European Molecular Biology Laboratory (EMBL) hat eine neue Methode entwickelt, um Biomoleküle bei der Arbeit zu beobachten. Sie macht es bedeutend einfacher, enzymatische Reaktionen auszulösen, da hierzu ein Cocktail aus kleinen Flüssigkeitsmengen und Proteinkristallen angewandt wird. Ab dem Zeitpunkt des Mischens werden die Proteinstrukturen in definierten Abständen bestimmt. Mit der dadurch entstehenden Zeitraffersequenz können nun die Bewegungen der biologischen Moleküle abgebildet werden.

Die Funktionen von Biomolekülen werden nicht nur durch ihre molekularen Strukturen, sondern auch durch deren Veränderungen bestimmt. Mittels der...

Im Focus: Happy hour for time-resolved crystallography

Researchers from the Department of Atomically Resolved Dynamics of the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) at the Center for Free-Electron Laser Science in Hamburg, the University of Hamburg and the European Molecular Biology Laboratory (EMBL) outstation in the city have developed a new method to watch biomolecules at work. This method dramatically simplifies starting enzymatic reactions by mixing a cocktail of small amounts of liquids with protein crystals. Determination of the protein structures at different times after mixing can be assembled into a time-lapse sequence that shows the molecular foundations of biology.

The functions of biomolecules are determined by their motions and structural changes. Yet it is a formidable challenge to understand these dynamic motions.

Im Focus: Modulare OLED-Leuchtstreifen

Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP, ein Anbieter von Forschung und Entwicklungsdienstleistungen auf dem Gebiet der organischen Elektronik, stellt auf dem International Symposium on Automotive Lighting 2019 (ISAL), vom 23. bis 25. September 2019, in Darmstadt, am Stand Nr. 37 erstmals OLED-Leuchtstreifen beliebiger Länge mit Zusatzfunktionalitäten vor.

Leuchtstreifen für das Innenraumdesign kennt inzwischen nahezu jeder. LED-Streifen sind als Meterware im Baumarkt um die Ecke erhältlich und ebenso oft als...

Im Focus: Modular OLED light strips

At the International Symposium on Automotive Lighting 2019 (ISAL) in Darmstadt from September 23 to 25, 2019, the Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology FEP, a provider of research and development services in the field of organic electronics, will present OLED light strips of any length with additional functionalities for the first time at booth no. 37.

Almost everyone is familiar with light strips for interior design. LED strips are available by the metre in DIY stores around the corner and are just as often...

Im Focus: Womit werden wir morgen kühlen?

Wissenschaftler bewerten das Potenzial von Werkstoffen für die magnetische Kühlung

Für das Jahr 2060 erwarten Zukunftsforscher einen Paradigmenwechsel beim globalen Energiekonsum: Erstmals wird die Menschheit mehr Energie zum Kühlen aufwenden...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Woher kommt der Nordsee-Plastikmüll

18.09.2019 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - November 2019

18.09.2019 | Veranstaltungen

Sichere Schnittstellen: API-Security

18.09.2019 | Veranstaltungen

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

TU Dortmund erstellt hochgenaues 3D-Modell vom Rover-Landeplatz auf dem Mars

18.09.2019 | Physik Astronomie

HEIDENHAIN auf der interlift 2019: Messgeräte für den Aufzug der Zukunft

18.09.2019 | Messenachrichten

Innovation durch Automatisierung - wie können technologische Prozesse optimiert werden?

18.09.2019 | Informationstechnologie

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