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Ein lichtempfindliches Modul in einem
Rhythmusgen ermöglicht Wirbeltieren, ihre
inneren 24-Stunden-Uhren an den Wechsel von
Tag und Nacht anzupassen. Zu diesem Ergebnis
kam der KIT-Forscher Nicholas S. Foulkes,
der die lichtgesteuerte Genexpression im
Zebrafisch untersuchte.
Fast alle Lebewesen, vom Einzeller bis zum
Säugetier, verfügen über innere Uhren, die
wichtige biologische Prozesse rhythmisch
steuern. Diese Rhythmen sind genetisch
festgelegt, können aber von äußeren Faktoren
beeinflusst werden. So nutzen die meisten
Tierarten Licht als Signal, um ihre "circadianen",
das heißt etwa 24-stündigen Rhythmen, an den
Tag-Nacht-Wechsel ihrer Umwelt anzupassen.
Wie genau dies vonstattengeht, haben
Wissenschaftler um Professor Nicholas S.
Foulkes vom Institut für Toxikologie und
Genetik des KIT untersucht. Ihre Ergebnisse
sind in der Open-Access-Zeitschrift "PLoS
Biology" publiziert.
Um die circadianen Uhren bei Wirbeltieren zu
untersuchen, greift Foulkes auf den
Zebrafisch als Modellorganismus zurück. Für
die Untersuchung werden Gewebezellen des
Zebrafisches dem Licht ausgesetzt. Das führt
dazu, dass die Zellen ihre inneren Uhren
synchronisieren und schließlich alle im
selben Takt schlagen. Licht führt in den
meisten Zelltypen des Zebrafischs die
Expression einer Reihe von Genen herbei;
unter ihnen sind bestimmte Uhrengene. Um den
Schlüsselvorgang aufzuklären, der Licht und
Genexpression verbindet, konzentrierten sich
die Forscher um Foulkes auf das Uhrengen
"period2" des Zebrafischs. Innerhalb des
genetischen Regulationsbereichs, des so
genannten Promoters, identifizierten die
Wissenschaftler ein lichtempfindliches Modul
(LRM - Light Responsive Module), das allein
für die lichtgesteuerte Genexpression
erforderlich ist. Interessanterweise ist
dieses Modul auch in den period2-Genen
weiterer Wirbeltiere, die nur sehr begrenzt
über lichtempfindliche Gewebe verfügen, in
hohem Maße erhalten. Überdies kann das
menschliche LRM das Zebrafisch-LRM ersetzen
und dessen Funktion übernehmen.
Das LRM enthält Verstärkersequenzen, so
genannte Enhancer, die für seine Funktion
wesentlich sind. Einer dieser Verstärker ist
Ziel der Uhreneinstellung; ein anderer
regelt die lichtgesteuerte Gen-expression.
Die Erkenntnisse der Forscher um Nicholas S.
Foulkes erweitern das Verständnis der
lichtgesteuerten Synchronisation innerer
Uhren sowie der Entwicklung der
lichtgesteuerten Expression von Uhrengenen
in Wirbeltieren.
Quelle:
http://idw-online.de/pages/de/news352000
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