Rezeptor-Molekül im Ohr identifiziert
Forscher entdecken Ionenkanal für Umwandlung von Sinnesorganen
08.03. Forscher des Max-Planck-Instituts haben den lang gesuchten Kanal im Ohr, der mechanische Stimuli in Haarsinneszellen in elektrische Signale umwandelt, entdeckt. Dieser Ionenkanal ist nach Angaben der Forscher eines der letzen sensorischen Rezeptormoleküle gewesen, das der Wissenschaft noch unbekannt war. Die Ergebnisse der Untersuchung sind in der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science veröffentlicht worden, berichtet die Max Planck Gesellschaft.

Mechanische Reize wie Schall oder Bewegung werden über spezialisierte Rezeptoren, die so genannten sensorischen Haarzellen, im Innenohr wahrgenommen. Diese Zellen verfügen an ihrer Oberfläche über Fortsätze, die mit winzigen Härchen besetzt sind. Werden diese Härchen durch Schall oder Bewegung verbogen, strömen Ionen in die Zelle ein und wandeln die mechanische Energie in elektrische Impulse um. Im Gegensatz zu den anderen Sinnen wie Sehen, Riechen oder Tasten war bisher nicht bekannt, wie die sensorischen Haarzellen diese Energieumwandlung auf molekularer Ebene schaffen. Aus biophysikalischen Experimenten wusste man nur, dass bestimmte Ionenkanäle diese Konversion vermitteln. Den Forschern des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie (Tübingen) und für medizinische Forschung (Heidelberg) ist es gelungen das für diese Signalumwandlung verantwortliche Rezeptor-Molekül im Zebrafisch zu identifizieren.

Viele dieser sensorischen Rezeptoren verwenden den gleichen Typ von Ionenkanälen, so genannte "transient receptor potential channels" (TRP-Kanäle), für die Umwandlung des Signals. Ionenkanäle sind Proteine, die in der Zellmembran winzige Poren bilden und selektiv kleine Moleküle in die Zelle einströmen lassen. Je nach Stimulus werden diese Kanäle reguliert oder geöffnet. Genetische Studien an verschiedenen Organismen wie Wurm und Fruchtfliege haben sich bisher als sehr erfolgreich bei der Identifizierung von Molekülen erwiesen, die an der Wahrnehmung von Sinneseindrücken beteiligt sind. Vor knapp drei Jahren gelang es einer Gruppe von Forschern, den TRP-Kanal, der in der Fruchtfliege für den Tastsinn benötigt wird, zu identifizieren. Bei höheren Lebewesen, insbesondere bei Wirbeltieren, konnten die Forscher jedoch kein homologes Gen für diesen besonderen Kanal finden.

Den deutschen Forschern ist es nun gelungen diesen entsprechenden Ionenkanal im Zebrafisch zu identifizieren. Die Elimination dieses Kanals und damit auch seiner Aktivität führt bei drei bis vier Tage alten Zebrafischlarven zu Taubheit. Elektrische Ableitungen, die an sensorischen Haarzellen von Zebrafischen durchgeführt wurden, zeigten, dass der Ionenkanal tatsächlich für die Transduktion eines mechanischen Reizes benötigt wird. Damit ist es den Wissenschaftlern gelungen nachzuweisen, dass die Wahrnehmung von mechanischen Reizen bei niederen wie bei höheren Tieren von einem entwicklungsgeschichtlich verwandten Ionenkanal gesteuert wird. Die Forscher gehen davon aus, dass dieses spezielle sensorische System bereits in einem gemeinsamen Vorfahren von Gliederfüßlern und Wirbeltieren ausgebildet wurde.


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