Forscher drehen die innere Uhr um zehn Stunden zurück
14.12.2010, 22:58 Uhr
Gefunden haben sie die Substanz durch eine großangelegte Suche, bei der die Wirkung von insgesamt über 120.000 unterschiedlichen chemischen Stoffen auf den internen Rhythmus getestet wurde. Weitere Laboruntersuchungen zeigten schließlich, wie die Zeitbremse funktioniert: Longdaysin greift drei Proteine an, die bei der Regulation der biologischen Uhr eine wichtige Rolle spielen.
Die Substanz sei beispielsweise ein potentieller Wirkstoff, um den Zeitrhythmus von Vielfliegern, die regelmäßig mit dem Jetlag kämpfen, wieder ins Lot zu bringen, sagen die Forscher. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler um Steve Kay von der University of California in San Diego im Fachjournal „PLoS one“.
Die biologische Uhr tickt nicht nur im Gehirn, sondern auch in anderen Geweben – beispielsweise in Lunge, Leber und Herz. Das Grundprinzip ist dabei überall gleich: Das System arbeitet in einem 24-Stunden-Rhythmus. Der Körper passt das Schlafbedürfnis, Hungergefühl, den Stoffwechsel und Wasserhaushalt sowie die Körpertemperatur mit Hilfe des Tageslichts an die Umgebung an. Auf diese Weise synchronisiert der Körper seine Funktionen mit dem Tag-Nacht-Zyklus.
Die biologische Uhr sorgt dafür, dass Tausende von Genen immer zu einer bestimmten Zeit an- beziehungsweise abgeschaltet werden. Dabei spielen bestimmte Proteine eine entscheidende Rolle.
Über 120.000 Substanzen getestet
Um bisher unbekannte Proteine dieses Uhren-Netzwerks zu finden, hatten die Wissenschaftler eine chemische Bibliothek durchforstet: Sie testeten über 120.000 Substanzen, um deren Einfluss auf den biologischen Rhythmus zu analysieren. Dazu hatten die Forscher menschliche Knochenkrebszellen genetisch so verändert, dass eine Beeinflussung der biologischen Uhr für das Auge sichtbar wurde. Sie koppelten dafür an eines der „Uhrengene“ das Gen für Luciferase - das Enzym, das Glühwürmchen nachts zum Leuchten bringt. Wurde das „Uhrengen“ durch einen der Teststoffe aktiviert, leuchteten die Zellen.
Eine der Substanzen fiel durch ihre besonders starke Wirkung auf - das Longdaysin.Durch weitere Laborexperimente fanden die Forscher heraus, dass dieser Stoff die biologische Zeiteinstellung in den Zellen abhängig von der Dosis um bis zu zehn Stunden zurückstellen konnte. Diesen Effekt belegten die Wissenschaftler auch bei Zebrafischen als Modelltieren.
Den Forschern zufolge beeinflusst das Longdaysin drei Proteine, die Teil der Uhrenmaschinerie sind und dazu beitragen, dass bestimmte „Uhrengene“ angeschaltet werden und die biologische Rhythmik steuern. Von zweien dieser Eiweiße war diese Funktion bereits bekannt. Von dem dritten wusste man bisher nicht, dass es an der Regulation der internen Rhythmik beteiligt ist.