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Rezeptoren für Licht und Duft im Ohr

Fruchtfliege Rezeptoren für Licht und Duft im Ohr

Sinneszellen für Sehen, Riechen und Hören benutzen unterschiedliche Proteine um sensorische Signale zu entschlüsseln: Photorezeptoren fangen Licht mit Rhodopsinen, Chemorezeptoren binden Duftstoffe mit olfaktorischen Rezeptorproteinen, also Geruchsproteinen, und Hörsinneszellen verwenden Ionenkanäle, die Schwingungen im Ohr registrieren.

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Betäubte Drosophila: Vorbereitung für eine Untersuchung.

Quelle: CH

Göttingen. Wissenschaftler der Universität Göttingen haben mit Forschern des Max-Planck-Instituts für Zellbiologie und Genetik in Dresden entdeckt, dass diese verschiedenen Proteine im Ohr der Fruchtfliege Drosophila vorkommen. Die Fliege nutzt Rhodopsine und olfaktorische Rezeptorproteine zur Schallverarbeitung.

500 Hörsinneszellen sind bei Drosophila für das Hören verantwortlich. Die Bildung dieser Zellen wird durch ein Gen gesteuert, das auch die Entwicklung von Hörsinneszellen im menschlichen Ohr kontrolliert. Die Göttinger Wissenschaftler haben mithilfe dieses Gens das genetische Repertoire von Hörsinneszellen untersucht und dabei 274 Genprodukte in den Hörsinneszellen der Fliege identifiziert.

„Jedes Fünfte dieser Genprodukte hat ein Pendant in unserem Erbgut, das beim Hören eine Rolle spielt. Neben bekannten Genen für Hören haben wir auch viele Gene gefunden, die Seh- und Riechproteine kodieren“, sagt Prof. Martin Göpfert, Leiter der Abteilung für Zelluläre Neurobiologie an der Universität Göttingen. Ob die Riech- und Sehproteine beim Hören eine Rolle spielen, hat Doktorand David Piepenbrock untersucht. Dazu hat der Göttinger Nachwuchswissenschaftler Hunderte von mutanten Fliegen mit unterschiedlichen Geräuschen beschallt und dann untersucht, was diese hören. Bei den meisten der Mutanten war das Hörvermögen deutlich beeinträchtigt.

„Besonders die Hördefekte von Rhodopsinmutanten waren recht drastisch – wenn ein Rhodopsin zerstört wurde, reagierten die Hörsinneszellen im Fliegenohr nur noch auf sehr lauten Schall. Wurden zwei Rhodopsine zerstört, waren die Fliegen vollständig taub“, sagt Piepenbrock. Auf Lichtblitze reagierten die Hörsinneszellen der Fliege allerdings nicht, was darauf hindeutet, dass die Funktion von Rhodopsin im Ohr nicht von Licht abhängt und belegt, dass das Fliegenohr nicht sieht.

„Die Entdeckung, dass Rhodopsine und Chemorezeptor-Proteine Rollen beim Hören spielen ist aus evolutionärer Sicht interessant“, erklärt Biologe Göpfert. „Bei der Fliege stammen Hör-, Seh- und bestimmte Riechsinneszellen vermutlich von einer gemeinsamen Vorläuferzelle ab. Diese ,protosensorische‘ Zelle war vermutlich den Hörsinneszellen am nächsten. Da diese Hörzellen Chemo- und Photorezeptor-Proteine benutzen, scheint es jetzt möglich, dass es diese Proteine bereits vor den entsprechenden Riech- und Sehzellen gab.“

Von der Untersuchung der Riech- und Sehproteine im Fliegenohr erhoffen sich die Wissenschaftler Einblicke in deren ursprüngliche Funktion und die Evolution sensorischer Signalkaskaden. Die Studie, deren Ergebnisse die Fachzeitschrift Cell veröffentlichte, wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert und vom Göttinger Sonderforschungsbereich „Molekulare Mechanismen sensorischer Signalverarbeitung“ unterstützt.

pug

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