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    Biozentrum der Universität Würzburg

    Blaulicht stoppt Putzfimmel bei Fliegen

    27.11.2006

    Die kleine Taufliege putzt sich gerade ausgiebig. Als aber der Forscher im Labor sie mit blauem Licht bestrahlt, hört sie damit auf und erstarrt. Erst nachdem das Licht ausgeknipst wurde, nimmt sie ihre Putztätigkeit wieder auf – als wäre nichts geschehen. Wie sich Tiere und einzelne Zellen mit Licht manipulieren lassen, hat jetzt eine deutsch-japanische Wissenschaftlergruppe herausgefunden. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift „Nature Methods“ vorab online publiziert.

    Eine Eizelle des südafrikanischen Krallenfrosches wird mit Blaulicht aus einer Kunststoff-Faser bestrahlt. Durch diese Prozedur steigt die Konzentration des Botenstoffs cAMP in der Zelle an. Deren Durchmesser beträgt etwa einen Millimeter. Foto: Georg N

    Eine Eizelle des südafrikanischen Krallenfrosches wird mit Blaulicht aus einer Kunststoff-Faser bestrahlt. Durch diese Prozedur steigt die Konzentration des Botenstoffs cAMP in der Zelle an. Deren Durchmesser beträgt etwa einen Millimeter. Foto: Georg Nagel

    Die beteiligten deutschen Forscher kommen aus Würzburg, Saarbrücken, Berlin und Jülich. Ihre Experimente zielten nicht nur darauf ab, das Verhalten von Taufliegen und anderen Lebewesen zu beeinflussen. Vielmehr waren die Wissenschaftler auf der Suche nach einem Werkzeug, das ihnen mehr Aufschluss über ein besonders wichtiges Molekül geben kann: über das so genannte cyclische AMP (cAMP).

    Dieses ringförmige Molekül wirkt in allen Lebewesen als Botenstoff und steuert grundlegende biologische Prozesse. Es überträgt zum Beispiel das vom Stresshormon Adrenalin übermittelte Signal ins Innere von Muskelzellen, es beeinflusst aber auch den Herzschlag und das Zellwachstum. „Vermutlich ist es sogar mitverantwortlich für kognitive Leistungen des Gehirns wie Intelligenz und Gedächtnis“, erklärt der Biophysiker Professor Georg Nagel vom Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften der Uni Würzburg.

    Um die Auswirkungen des cAMP erforschen zu können, wäre es ideal, wenn sich das Molekül in lebenden Zellen oder Tieren schnell und wiederholbar erzeugen ließe. Dieses Ziel haben die Forscher nun erreicht: Sie haben eine neue Methode entwickelt, mit der sich der ringförmige Botenstoff durch kurze Lichtblitze direkt erzeugen lässt.

    Dazu hat das Team um Georg Nagel – zunächst am Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt, später an der Uni Würzburg – in Zusammenarbeit mit den anderen Forschungsgruppen Folgendes gemacht: Die Wissenschaftler überführten Bestandteile eines Enzyms, das cAMP herstellt, erstmals in tierische Zellen und brachten sie dort zum Funktionieren. Bei dem Enzym handelt es sich um eine durch Blaulicht aktivierte Adenylatcyclase, die japanische Forscher 2002 in dem Geißeltierchen Euglena gracilis entdeckt hatten.

    Zuerst fügten die Wissenschaftler das Gen für eine der beiden Untereinheiten des Enzyms in Eizellen des südafrikanischen Krallenfrosches (Xenopus laevis) ein. Werden diese Eizellen mit Blaulicht belichtet, dann steigt die cAMP-Konzentration an: Das ist der Beleg, dass Blaulicht die Enzymaktivität auslöst. In der Taufliege wurde das Gen gezielt in Nervenzellen gebracht. Das führte zu den deutlichen Verhaltensänderungen, wie Martin Schwärzel von der Universität Saarbrücken gezeigt hat.

    „Mit unseren Untersuchungen haben wir demonstriert, dass man dieses Enzym tatsächlich einsetzen kann, um die Konzentration des wichtigen Botenstoffs cAMP räumlich und zeitlich zu kontrollieren“, erklärt Nagel. Damit hätten nun vor allem Neurobiologen ein ideales Werkzeug, um Signalpfade im Tiermodell zu studieren und um beispielsweise Fragen zum Lernen und zur Gedächtnisbildung bei der Taufliege aufzugreifen.

    Weitere Informationen: Prof. Dr. Georg Nagel, T (0931) 888-6143, Fax (0931) 888-6158, E-Mail: nagel@botanik.uni-wuerzburg.de

    Saskia Schröder-Lang, Martin Schwärzel, Reinhard Seifert, Timo Strünker, Suneel Kateriya, Jens Looser, Masakatsu Watanabe, U Benjamin Kaupp, Peter Hegemann & Georg Nagel: „Fast manipulation of cellular cAMP level by light in vivo“, Nature Methods, Advanced Online Publication, 26. November 2006

     

    Die Zeitschrift „Nature Methods“ im Internet: http://www.nature.com/nmeth/index.html

    Dort gibt es auch ein Video, auf dem zu sehen ist, wie Blaulicht die Bewegungen der Taufliege quasi einfrieren lässt:

    http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/suppinfo/nmeth975_S1.html

    Von Robert Emmerich

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