Was „Innere Uhr“ und Stress verbindet

Würzburger forschen an „Innerer Uhr“

Zwei Phänomene bestimmen im Wesentlichen das Leben sämtlicher Organismen: Der beständige Rhythmus von Tag und Nacht und das Auftreten plötzlicher Ereignisse: die sogenannte Innere Uhr. Um darauf adäquat reagieren zu können, haben Lebewesen spezielle Mechanismen entwickelt. Die molekularen und zellulären Grundlagen dieser Gemeinsamkeiten waren bislang im Detail unbekannt und wurden jetzt von Forschern an der Universität Würzburg identifiziert.

Starker Stress stört den Tag-Nacht-Rhythmus

Jüngste Forschungsergebnisse zeigen, dass diese Systeme auch Gemeinsamkeiten besitzen, die sie miteinander verbinden. Viele Menschen können das vermutlich aus eigener Erfahrung bestätigen. Zu unterschiedlichen Tageszeiten reagieren sie ganz unterschiedlich auf Stress. Andererseits bringt starker Stress ihren Tag-Nacht-Rhythmus durcheinander und stört so den Schlaf.

Details der Verbindung bekannt

Jetzt ist es Wissenschaftlern der Universität Würzburg gelungen, eines der verbindenden Elemente zu identifizieren. Die Chronobiologin Charlotte Helfrich-Förster und ihr Team konnten nachweisen, dass ein spezielles Enzym, die Mitogen-aktivierte Proteinkinase p38, in beiden Signalwegen eine wichtige Rolle spielt.

Eine Spezialistin für Chronobiologie

„Schon seit Längerem ist bekannt, dass p38 eine wichtige Komponente der Immun- und Stress- Signalwege ist. Wir konnten jetzt erstmals zeigen, dass das Enzym außerdem Bestandteil der zentralen inneren Uhr ist und dort wichtige Funktionen übernimmt“, erklärt Charlotte Helfrich- Förster das Ergebnis ihrer Studie. Die Professorin hat an der Universität Würzburg den Lehrstuhl für Neurobiologie und Genetik inne. Chronobiologie, also die zeitliche Organisation aller Lebewesen, ist ihr Spezialgebiet. Sie ist außerdem Sprecherin des Sonderforschungsbereichs „Insect timing: mechanisms, plasticity and interactions“, der Anfang 2013 seine Arbeit aufgenommen hat. Auch er geht der Frage nach, wie die inneren Uhren im Tierreich funktionieren.

Nervenfunktionen von Taufliege und Mensch sehr ähnlich

Die Würzburger Biologen haben am Beispiel der Taufliege Drosophila melanogaster die Rolle von p38 untersucht. Das Insekt bietet sich dafür an, weil viele seiner Gehirn- und Nervenfunktionen denen des Menschen sehr ähnlich sind – und das, obwohl es mit rund 80.000 Nervenzellen deutlich weniger besitzt als der Mensch, der über circa 100 Milliarden verfügt. Außerdem lässt sich Drosophila vergleichsweise einfach genetisch manipulieren – so können die Forscher zum Beispiel gezielt einzelne Proteine lahmlegen und dann untersuchen, welche Folgen das hat.

Die Verbindung von Stress-System und innerer Uhr

„Diese Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die Mitogen-aktivierte Proteinkinase p38 eine wichtige Komponente der inneren Uhr von Drosophila ist“, fassen die Wissenschaftler die Ergebnisse ihrer Arbeit zusammen. Außerdem konnten die Wissenschaftler sogar zeigen, dass p38 das Uhren-Protein Period reguliert und somit die Geschwindigkeit der regelmäßigen molekularen Veränderungen direkt beeinflusst. „Dies kann erklären, warum die Fliegen ihre Aktivität nach hinten verschieben und sich ihr Rhythmus auf 25 Stunden verlängert, wenn p38 manipuliert wird“, so die Forscher. Und da Stress ebenso zur Aktivierung von p38 führt, könne er auf diese Weise auch die innere Uhr verstellen. Die MAP-Kinase p38 verbindet also das Stress-System mit der inneren Uhr.