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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Josef Penninger: Regulator für innere Uhr entdeckt |
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| | | Mäuse reagieren normalerweise stark auf Lichtreize und stellen ihre innere Uhr danach: Ist es dunkel, sind sie aktiv, bei Helligkeit schlafen sie. Anderen Reizen gegenüber, die etwa beim Hamster die innere Uhr stellen, sind sie nicht empfänglich. Schaltet man allerdings ein bestimmtes Gen ab, dann beginnen Mäuse, wie Hamster auf andere als Licht-Reize zu reagieren und danach ihren Rhythmus auszurichten. |
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Diesen bisher unbekannten Regulator der inneren Uhr hat Josef Penninger vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) in Wien gemeinsam mit internationalen Forschern entdeckt und in der neuen Nummer der Fachzeitschrift "Neuron" vorgestellt.
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Die Studie "Dexras1 Potentiates Photic and Suppresses Nonphotic Responses of the Circadian Clock" ist in "Neuron" (Bd. 43, S. 715-728, Ausgabe vom 2. September 2004) erschienen. |
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 Original-Abstract "Neuron" |
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Es begann mit Krebs-Versuchen |
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"Wir haben mit dem Gen angefangen zu arbeiten, weil wir dachten, dass es Krebs kontrolliert", erinnert sich Penninger im Gespräch mit der APA. In der Zellkultur überleben Tumorzellen, die das Protein überproduzieren, deutlich länger, als gesunde Zellen, doch eine zweijährige Arbeit mit einer entsprechenden Knock-Out-Maus war erfolglos.
Bis sich die Wissenschaftler des IMBA, ein Institut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW), nach einem Hinweis japanischer Forscher mit der Funktion des Proteins für die Regulation der inneren Uhr zu beschäftigten begannen.
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Innere Uhr und äußere Zyklen |
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Das Leben aller Organismen, von Bakterien bis zum Menschen, wird durch eine innere Uhr mit den Zyklen der natürlichen Umwelt - etwa Tag und Nacht - synchronisiert. Ändern sich diese, muss sich die innere Uhr erst umstellen, was etwa beim Jet Lag von Fernreisenden einige Tage dauern kann.
Es gibt aber nicht nur Licht bzw. Dunkelheit, auf welche das innere Steuerungssystem für die so genannten cirkadianen Rhythmen, reagiert, sondern auch andere Reize, etwa das Vorhandensein von Futter, Aktivität oder die Gegenwart von Feinden.
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Protein "Dexras1": Kontrolle von Licht- und Nicht-Licht-Reizen |
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Penninger und sein Team hat nun in Kooperation mit Wissenschaftlern aus Kanada, den USA und Argentinien herausgefunden, dass das Protein "Dexras1" bei Mäusen Licht- und Nicht-Licht-Reize simultan kontrolliert. Ist das Protein in den für die innere Uhr wichtigen Gehirnzellen der Nager vorhanden, reagieren sie empfindlich auf Lichtreize, fehlt es, verstärkt sich die Empfindlichkeit gegenüber anderen Signalen aus der Umwelt.
"Die Ergebnisse deuten auf einen bisher unbekannten Mechanismus hin, durch den verschiedene Signalwege zusammengeschaltet werden, um eine integrative Antwort auf komplexe Umweltbedingungen zu ermöglichen", so Penninger.
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Mäuse ändern Bio-Rhythmus rasch |
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Mäuse etwa stellen sich sehr schnell auf geänderte Lichtreize um. Hält man einen Nager in konstanter Nacht und gibt dann einen zehnminütigen Lichtreiz pro Tag, ändert sich der biologische Rhythmus vollkommen.
"Wenn man aber das für 'Dexras1' verantwortliche Gen ausschaltet, kann sich die Maus nicht mehr auf diesen neuen Reiz einstellen und wird viel empfindlicher auf andere Reize, die dann die innere Uhr kontrollieren", so Penninger.
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Weg-Arbeiten von Jet Lags möglich |
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Dabei verhalten sich die Licht- und Nicht-Licht-Reize sehr oft gegensätzlich. Penninger: "Wenn man zum Beispiel unter Jet Lag leidet, und sehr viel arbeitet, dann schaltet die innere Uhr viel schneller um, man kann den Jet Lag regelrecht wegarbeiten - das weiß ich auch aus eigener Erfahrung."
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Josef Penninger
Der gebürtige Oberösterreicher Josef Penninger wurde 2002 von der Akademie der Wissenschaften für die Leitung des neugegründeten Instituts für Molekulare Biotechnologie (IMBA) in Wien nach zwölfjähriger Forschungstätigkeit in Kanada nach Österreich zurückgeholt. Der Immunologe wurde vom Österreichischen Klub der Bildungs- und Wissenschaftsjournalisten als "Wissenschaftler des Jahres 2003" ausgezeichnet. |
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Mehr dazu in science.ORF.at (27.1.04) |
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Zusammenhang mit Krebs weiter möglich |
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Die Ergebnisse der Forschungsarbeit könnten dazu beitragen, Phänomene wie Jet Lag, Depressionen durch Lichtentzug oder gesundheitliche Probleme bei Schichtarbeitern besser zu verstehen. "Für unsere Gesellschaft, wo oft die Nacht zum Tag gemacht wird, ist es essenziell, die molekularen Zusammenhänge der inneren Uhr aufzuklären", meint Penninger.
Und möglicherweise gibt es doch einen Zusammenhang zwischen dem Protein und Krebs, wie die Wissenschaftler ursprünglich dachten - wobei die innere Uhr eine gewisse Rolle dabei spielen könnte: wiesen doch Studien bei Krankenschwestern, die auch Nachtschichten machen müssen, eine erhöhte Rate an Brustkrebs auf.
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Mehr zum Thema in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
