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Licht als Zeitgeber

Ein Komplex ist der Schlüssel...

Mit der Entdeckung der negativen Rückkopplung in den SCN-Zellen bei Drosophila war ein wichtiger Schritt zur Lösung des „Uhren-Geheimnisses“ getan. Unklar war allerdings, wie sich dieser im Prinzip frei schwingende Zyklus mit der Umwelt synchronisieren ließ. Wo und wie griff das Licht als äußerer Zeitgeber ein?

Licht ist ein wichtiger Zeitgeber - nicht nur bei der Sonnenuhr. © exoteric / pixabay

Der Faktor Licht

Doch auch hier lieferte Drosophila wenig später die Antwort: In Experimenten zeigte sich, dass eines der beiden Uhren-Proteine, das TIM-Protein, zerfällt, wenn es dem Licht ausgesetzt wird. Der PER-TIM-Komplex wiederum entsteht nur dann, wenn eine relativ hohe Menge an TIM-Protein in der Zelle präsent ist.

Tagsüber, solange es hell ist, kann sich daher nur wenig TIM im Zellplasma anreichern. Folglich entsteht auch kein Komplex und damit bleibt die Hemmung der Uhren-Gene im Zellkern aus. Die Proteinproduktion läuft unvermindert weiter. Mit Beginn der Abenddämmerung ändert sich dies allerdings. Durch die nachlassende Lichtintensität zerfällt das TIM-Protein nicht mehr und sammelt sich im Plasma an. Ist genügend TIM vorhanden, lagert sich das PER-Protein an und der Komplex begibt sich auf seinen Weg zum Zellkern.

Das bei diesem ganzen System tatsächlich Licht die entscheidende Rolle spielt, zeigte Michael Young in weiteren Drosophila-Versuchen. Ihm gelang es, die Konzentrationen des TIM-Proteins in den Zellen von Drosophila künstlich zu verändern, in dem er die Fliegen unterschiedlichen Lichtregimes aussetzte.

Die Uhren in den SCN-Zellen wären damit gestellt, doch noch immer blieben reichlich Fragen offen: Funktioniert dies auch bei Säugetieren so? Wie wird die Botschaft weitergegeben? Wie erhalten die Uhren-Gene in den anderen, nicht direkt lichtempfindlichen Körperzellen die korrekte Zeitangabe?

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Stand: 27.03.2002

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Die innere Uhr
Was lässt uns ticken?

Alles schwingt...
Biologische Rhythmen in der Natur

Warum gibt es biologische Uhren?
Anpassung an eine sich drehende Welt...

Das Rätsel des Heliotrops...
Woher weiß die Pflanze, wo die Sonne steht?

Stabil aber verstellbar...
Welche Eigenschaften hat die innere Uhr?

Wo sitzt die Uhr?
Fische und Vögel geben erste Indizien

Die innere Uhr bei Säugetieren
10.000 Zellen auf einem Stecknadelkopf...

Wie viele Uhren haben wir?
Die Uhr tickt in der Petrischale...

Was lässt uns ticken?
Den Uhren-Genen auf der Spur

Prinzip Rückkopplung
Wie tickt die innere Uhr?

Licht als Zeitgeber
Ein Komplex ist der Schlüssel...

Haupt- und Nebenuhren
Das Problem der Synchronisation

Wenn Schäfchenzählen nichts mehr hilft...
Dem Rätsel des Schlaf-Wach-Rhythmus auf der Spur

Schichtarbeit und Jetlag
Wie überliste ich die innere Uhr?

Lerchen und Eulen
Welcher "Chronotyp" sind Sie?

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