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News: Maus wie Fliege

Wissenschaftler haben die Mechanismen biologischer Uhren, die unseren täglichen Lebenszyklus bestimmen, untersucht und dabei verschiedene entscheidende Rädchen der Maschinerie identifiziert. Es zeigte sich, daß wichtige Teile in Wirbellosen und Säugetieren eine bemerkenswerte Ähnlichkeit aufweisen.
In Science vom 5. Juni 1998 beschreibt eine Gruppe die Komponenten, welche die Innere Uhr in Mäusen wie eine Uhrfeder vorwärtstreiben. In einem anderen Artikel berichteten Wissenschaftler zum ersten Mal von dem Gen in Taufliegen, das dem Uhren-Gen in Säugetieren entspricht. Sie konnten nachweisen, wie es sich selbst an- und abschalten kann, so daß es wie ein Pendel oszilliert.

"Wir haben immer vermutet, daß circadiane Uhren in unterschiedlichen Organismen auf dieselbe Weise arbeiten könnten, aber dies ist wirklich der erste Beweis. In Fliegen und Mäusen spielen die gleichen Gene tatsächlich dieselbe Rolle", sagt Joseph S. Takahashi, Professor für Neurobiologie und Physiologie an der Northwestern University. "Wir haben jetzt drei verschiedene Gene für circadiane Uhren gefunden, die bei Insekten und Säugetieren konserviert sind. Diese Gene bilden eine überraschend einfache und elegante Rückkopplungsschleife der Genaktivierung und -hemmung, die den Kernmechanismus der Uhr in Tieren ausmacht."

Im ersten Artikel suchten und fanden Charles Weitz und seine Mitarbeiter an der Harvard Medical School zusammen mit Takahashis Gruppe ein Proteinmolekül, das an das Protein CLOCK binden kann, welches vom Uhren-Gen der Maus erzeugt wird. Dieses BMAL1 genannte Protein wird zur gleichen Zeit und in denselben Bereichen des Gehirns produziert wie das CLOCK-Protein. Das CLOCK-BMAL1-Paar, so wiesen sie nach, ist in der Lage, an einen genetischen Schalter zu binden und diesen einzuschalten. Der Schalter kontrolliert ein anderes Gen mit Namen mper-1. Dabei handelt es sich um die Säugetierversion des per-Gens (für periode), das für den Rhythmus in Fliegen erforderlich ist. "Wir glauben, daß dieser 'Ein'-Mechanismus für die positive Komponente der Oszillation verantwortlich ist, die den circadianen Rhythmus antreibt", sagte Takahashi.

Der Rückschwung des Pendels – ein genetischer 'Aus'-Schalter – wurde von einer Gruppe gefunden, die mit dem Uhrwerk in Taufliegen experimentierte. Die Wissenschaftler unter der Leitung von Steve A. Kay vom Scripps Research Institute demonstrierten in Zusammenarbeit mit Takahashis und Weitzs Laboratorien, daß das CLOCK-Protein der Fliege sich mit einer Fliegenversion von BMAL verbindet, um auf der DNA an den Kontrollabschnitt für die Proteine PERIOD und TIMELESS zu binden und so deren Produktion anzukurbeln. Die beiden letztgenannten Proteine erwiesen sich in den Experimenten als 'Aus'-Schalter, der die Fähigkeit des CLOCK-BMAL-Paars blockierte, die Gene für die Produktion von PERIOD und TIMELESS zu aktivieren. Nach Ansicht der Autoren schließt sich damit die circadiane Schleife. Sie glauben die genetische Grundlage für die biologische Oszillation gefunden zu haben.

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