„Doppelschalter“ sorgt für das Funktionieren der inneren Uhr

Ein „morgen-spezifisches Uhrenprotein“ schaltet noch vor Sonnenaufgang etwa 400 Gene ein. Eines dieser Gene bewirkt die schnelle Herstellung eines Gen-Repressors, der wiederum eine andere Gruppe von etwa 800 „abend-spezifischen Genen“ am Morgen abschaltet. Im Laufe des Tages wird das morgen-spezifische Uhrenprotein inaktiviert und der Repressor abgebaut. Das haben Forscher des Exzellenzclusters „CellNetworks“ unter Federführung eines Wissenschaftlerteams am Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg entdeckt.

Eine Art „molekularer Doppelschalter“ der sogenannten inneren Uhr ermöglicht den Pilzen eine optimale Anpassung an Tag und Nacht. Das haben Forscher des Heidelberger Exzellenzclusters „CellNetworks“ unter Federführung eines Wissenschaftlerteams am Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg (BZH) entdeckt.

Mit oder ohne Lichteinstrahlung

Nach Erkenntnissen der Forscher schaltet ein spezielles „morgen-spezifisches Uhrenprotein“, der so genannte Gen-Aktivator oder auch Transkriptionsfaktor WCC, noch vor Sonnenaufgang etwa 400 Gene ein. Eines dieser morgen-spezifischen Gene bewirkt die schnelle Herstellung eines Gen-Repressors, der wiederum eine andere Gruppe von etwa 800 „abend-spezifischen Genen“ am Morgen abschaltet.

Im Laufe des Tages wird das morgen-spezifische Uhrenprotein inaktiviert und der Repressor wird abgebaut, so dass bis zum Abend die morgen-spezifischen Gene ab- und die abend-spezifischen Gene angeschaltet werden.

Tageszeit und Zeitgefühl

Bei der inneren Uhr handelt es sich um molekulare Schrittmacher, die in den Körperzellen nahezu aller Lebewesen gefunden werden und die den Stoffwechsel und das Verhalten an die Tageszeit anpassen. Da die innere Uhr auch in vollkommener Dunkelheit mit einer Periode von nahezu 24 Stunden schwingt, wird sie auch als „circadiane Uhr“ bezeichnet (circa dian = etwa ein Tag). Je nach Tageszeit schaltet sie eine große Zahl von Genen an oder ab.

Mit der äußeren Zeit wird sie durch „Zeitgeber“ wie Licht synchronisiert. So wird beispielsweise der Schlaf-Wach-Rhythmus des Menschen maßgeblich von der inneren Uhr gesteuert – ein Jetlag nach Reisen über mehrere Zeitzonen zeigt eine Diskrepanz zwischen der inneren und äußeren Zeit. Unklar war bislang, wie circadiane Uhren Gene zu verschiedenen Tageszeiten an- und abschalten. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Molecular Cell“ veröffentlicht.

Weitere Informationen unter www.uni-heidelberg.de/zentral/bzh (idw/BZH)