US-amerikanische Forscher haben eine Substanz entdeckt, die an der biologischen Uhr drehen kann: Bis zu zehn Stunden stellt der Stoff die innere Uhr zurück. Die Forscher tauften ihn deshalb auf den bezeichnenden Namen Longdaysin. Gefunden haben sie ihn durch eine großangelegte Suche, bei der sie die Wirkung von insgesamt über 120.000 unterschiedlichen chemischen Stoffen auf den internen Rhythmus getestet haben. Weitere Laboruntersuchungen haben schließlich gezeigt, wie die Zeitbremse funktioniert: Longdaysin greift drei Proteine an, die bei der Regulation der biologischen Uhr eine wichtige Rolle spielen. Damit sei die Substanz beispielsweise ein potentieller Wirkstoff, um den Zeitrhythmus von Vielfliegern, die regelmäßig mit dem Jetlag kämpfen, wieder ins Lot zu bringen, sagen die Forscher.
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.
Um bisher unbekannte Proteine dieses Uhren-Netzwerks zu finden, hatten die Wissenschaftler eine chemische Bibliothek durchforstet: Über 120.000 Substanzen testeten sie, 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. Das schafften sie, indem sie an eines der “Uhrengene” das Gen für Luciferase koppelten – das Enzym, das Glühwürmchen nachts zum Leuchten bringt. Wurde das “Uhrengen” durch eines der Teststoffe aktiviert, leuchteten die Zellen. Ergebnis: Eine der Substanzen ragte durch ihre besonders starke Wirkung heraus – das Longdaysin.
Durch weitere Laborexperimente fanden die Forscher heraus, dass diese Substanz den biologische Zeiteinstellung in den Zellen abhängig von der Dosis um bis zu zehn Stunden zurückstellen konnte. Diesen Effekt belegten die Forscher 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 zwei dieser Eiweiße war diese Funktion bereits bekannt. Von dem dritten wusste man bisher nicht, dass es an der Regulation der internen Rhythmik beteiligt ist.
Steve Kay (University of California) et al.: PLoS one, Onlinevorabveröffentlichung doi: 10.1371/journal.pbio.10000559 dadp/wissenschaft.de ? Peggy Freede
