Ärzte Zeitung online, 20.01.2010

Wie das Licht die innere Uhr stellt

KARLSRUHE (eb). Ein lichtempfindliches Modul in einem Rhythmusgen ermöglicht Wirbeltieren, ihre inneren Uhren an den Wechsel von Tag und Nacht anzupassen. Zu diesem Ergebnis kamen Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie, die die lichtgesteuerte Genexpression im Zebrafisch untersuchten.

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Aktiviert: Im Zebrafischembryo leuchten die Zellen grün, in denen Licht-gesteuerte Genaktivität herrscht. © Gad Vatine/Tel Aviv University

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 zirkadianen an den Tag-Nacht-Wechsel ihrer Umwelt anzupassen.

Um die zirkadianen Uhren bei Wirbeltieren zu untersuchen, griffen die Forscher auf den Zebrafisch als Modellorganismus zurück. Für die Untersuchung wurden Gewebezellen des Zebrafisches dem Licht ausgesetzt (PLoS Biol, online vorab, Oktober 2009).

Lichteinstrahlung bewirkt in den meisten Zelltypen des Zebrafischs die Expression einer Reihe von Genen, darunter bestimmte "Uhrengene". Um den Schlüsselvorgang aufzuklären, der Licht und Genexpression verbindet, konzentrierten sich die Wissenschaftler auf das Uhrengen "period2" des Zebrafischs. Innerhalb des genetischen Regulationsbereichs, des sogenannten Promoters, identifizierten sie 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, sogenannte Enhancer, die für seine Funktion wesentlich sind. Einer dieser Verstärker ist Ziel der Uhreneinstellung, ein anderer regelt die lichtgesteuerte Genexpression.

Zum Abstract der Originalpublikation "Light Directs Zebrafish period2 Expression via Conserved D and E Boxes"

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