Gene als Informationslieferanten - scinexx | Das Wissensmagazin
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Der Bau der Rezeptorproteine

Gene als Informationslieferanten

X-Chromosom des Menschen © MMCD

Eine sehr große Genfamilie – die weitaus größte Genfamilie im Erbgut der Säugetiere – stellt die Informationen für den Bau der Rezeptorproteine der Riechzellen durch die zuständigen zellulären Proteinproduktionsstätten bereit. Nahezu jedes Chromosom enthält Bereiche mit mehreren Duftstoffrezeptor-Genen, so genannte Gencluster.

All diese Gene entstammen vermutlich einem einzigen Duftstoffrezeptor-Gen. Sie haben sich im Laufe der Evolution fast über das gesamte Erbgut ausgebreitet. Als Motor für diesen Prozess wirkt ein Selektionsvorteil, den die große Rezeptorvielfalt mit sich bringt: das Erkennen und Unterscheiden von Gerüchen.

Auf fast allen Chromosomen des Menschen finden sich Gene für Duftstoffrezeptoren (rote Bänder). Alle Rezeptoren haben die gleiche Grobstruktur, in ihrer Feinstruktur unterscheiden sie sich jedoch erheblich: Jeder Rezeptor erkennt einen anderen Duftstoff. © Professor Dr. Stephan Frings

Rätsel der Riechforschung

Erst bei den Primaten hat die Auffächerung der für das Riechen zuständigen Gene aufgehört. Während der Entstehungsgeschichte der Menschen ist schließlich ein Großteil der Duftrezeptor-Gene – 52 Prozent – zu funktionslosen Pseudogenen verkommen, und es scheint, dass unsere Riechwahrnehmung umso mehr an Bedeutung verloren hat, je wichtiger das Sehen – insbesondere das Farbensehen – für unsere Wahrnehmung wurde.

Ein großes Rätsel der Riechforschung ist, wie die für die Duftstoffrezeptoren zuständigen Gene reguliert werden. In jeder Riechzelle wird nämlich nur ein einziges Dufstoffrezeptor-Gen aktiviert – die vielen hundert anderen Gene kommen gar nicht zum Zug. Wie aber wird das Gen ausgesucht, dessen Information abgelesen werden soll? Und wie werden die anderen Dufstoffrezeptor-Gene desselben Chromosoms und die Gene auf den anderen Chromosomen blockiert?

Diese Grundfragen des Riechens sind noch immer unbeantwortet. Was die Forscher wissen ist, dass jede Riechzelle nur einen einzigen Typ von Duftstoffrezeptoren ausbildet. Da jeder Rezeptortyp ein anderes Spektrum von Duftstoffen bindet, reagiert auch die Riechzelle nur auf bestimmte Duftstoffe, auf andere aber nicht.

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Professor Dr. Stephan Frings / Forschungsmagazin „Ruperto Carola“ der Universität Heidelberg
Stand: 30.04.2009

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Tausendfache Geruchsfänger
Wie das Riechsystem Informationen verarbeitet

Von Menschen und Hunden
Große Unterschiede in der Riechfähigkeit

Sensoren des Riechsystems
Die Riechzellen

Gene als Informationslieferanten
Der Bau der Rezeptorproteine

Treffpunkt Riechkolben
Wie aus chemischen Reizen elektrische Signale werden

Wie Riechzellen „ticken“
Protein-Inventur in den Cilien

Riechzellen als „Handlanger“ des Gehirns
Riechsystem besteht aus mehreren Ebenen

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Duft - Von der Nase ins Gehirn

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