Peptide und die innere Uhr

Christian Wegener, Professor am Biozentrum der Uni Würzburg, erforscht Peptid-Systeme und ihre Steuerung durch die Innere Uhr. Im Mittelpunkt seiner Forschung steht die Taufliege Drosophila. „Dieses Insekt hat sich als wichtiges Modell etabliert, um die generellen Mechanismen und Funktionen der Peptid-Systeme zu untersuchen“, sagt Wegener.

Zum Modellorganismus wurde die Taufliege Drosophila, weil viele ihrer Gehirn- und Nervenfunktionen denen des Menschen sehr ähnlich sind. Außerdem lasse sich Drosophila auf einzigartige Weise genetisch manipulieren – so können die Forscher zum Beispiel gezielt einzelne Peptide lahmlegen und dann untersuchen, welche Folgen das hat. Darüber hinaus könne die Taufliege wichtige Erkenntnisse über allgemeine Prinzipien der hormonellen Steuerung des Nervensystems liefern, und die Evolution der Peptid-Systeme bei Insekten und anderen Gliedertieren erhellen.

Die Arbeit mit Insekten hat für den Neurogenetiker einen großen Vorteil: Das Nervensystem von Fliege & Co. vollbringt mit vergleichsweise wenigen Nervenzellen eine erstaunliche Steuerungs- und Verarbeitungsleistung: „Während ein Mensch circa 100 Milliarden Nervenzellen besitzt, sind es bei der Taufliege nur rund 80.000. Bei ihr können wir Nervenzellen, die auf Peptide reagieren oder selbst Peptide herstellen, von Tier zu Tier individuell identifizieren.“

Welche Peptide stehen den Insekten in ihrem Signalstoff-Arsenal zur Verfügung? Wie sind die Peptid-Systeme zellulär aufgebaut? Wie werden Produktion und Freisetzung der Peptide reguliert? Solche Fragen stehen im Mittelpunkt der Forschung in der Gruppe von Wegener.

„In den vergangenen Jahren haben wir sämtliche Peptidhormone chemisch charakterisiert, die vom Nervensystem oder dem Darm als Signalmoleküle von der Taufliege eingesetzt werden können“, sagt Wegener. Mittels Bildgebung an lebenden Zellen arbeitet seine Gruppe nun an der Identifizierung der Zielzellen, an denen die Peptide ihre Wirkung entfalten. „Momentan erforschen wir die Funktion einiger Darmpeptide bei der Regulation des Stoffwechsels und der Nahrungsaufnahme.“

Laut Wegener zeichnet es sich immer mehr ab, dass die Freisetzung vieler Peptidhormone bei Säugetieren und auch beim Menschen durch Innere Uhren reguliert wird, dass sie also automatisch in regelmäßigen Zeitabständen abläuft. Die zugrunde liegenden zellulären Mechanismen seien aber erst ansatzweise verstanden.

Wie steuert die Innere Uhr die Aktivität von Peptid-Systemen im Verlauf eines Tages und im Lauf der individuellen Entwicklung des Organismus? „Das wollen wir in einem von der Deutschen Forschungsgemeinschft-geförderten Projekt in Würzburg am Beispiel des Schlupfverhaltens von Drosophila erforschen, also an dem Vorgang, der mit dem Schlüpfen des erwachsenen Insekts aus der Puppenhülle endet“, sagt Wegener.

Für diese Untersuchungen biete der Lehrstuhl für Neurobiologie und Genetik unter der Leitung von Professorin Charlotte Förster ein international hervorragendes Umfeld, so Wegener. Ergänzt werde es in einzigartiger Weise durch die Forschungsgruppen am Biozentrum, die sich mit dem Verhalten von Insekten und mit der Analysenmethode der Massenspektrometrie befassen. Damit können Peptide hoch sensitiv charakterisiert und nachgewiesen werden.

MEDICA.de; Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg