Der 7. Kanal: RUB-Forscher entdecken neuen Zellkanal

Bochum, 02.01.2002
Nr. 1


Der 7. Kanal: Die Lehrbücher müssen umgeschrieben werden
Bochumer Forscher entdecken neuen Zellkanal
Die Fruchtfliege benötigt Histamin, um sehen zu können


Zellen sprechen miteinander. Über Kanäle, die sich in der 
Zellmembran öffnen, tauschen sie Informationen aus, leiten 
sie Zelle für Zelle weiter und verarbeiten sie. Bisher waren 
sechs solcher Kanaltypen bekannt. Die Bochumer Forscher Dr. 
Günter Gisselmann, Dr. Hermann Pusch und Prof. Dr. Dr. Dr. 
Hanns Hatt (Zellphysiologie, Fakultät für Biologie der RUB) 
konnten jetzt in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Bernhard 
Hovemann (Biochemie/Molekulare Zellbiochemie) einen siebten 
Kanaltyp nachweisen. Kennzeichen ist, dass er durch Histamin 
geöffnet wird. Die Forscher entdeckten den Kanal an der 
Kontaktstelle von den Sehzellen zu den Gehirnzellen der 
Taufliege Drosophila melanogaster. Das Magazin "Nature 
Neuroscience" veröffentlicht die Forschungsergebnisse in 
seiner Januarausgabe, die morgen (3. Januar 2002) erscheint.

Abbildung unten

Eine Abbildung zur Funktionsweise des Kanaltyps steht am 
Ende dieser Presseinformation zum Herunterladen bereit, s. u.

So reden Zellen miteinander

Nervenzellen bilden die Basis für alle Sinnes- und 
Verhaltensleistungen. Grundlage ist ein elektrisches Signal, 
das sich entlang von Nervenfasern fortpflanzt. Gelangt das 
Signal an das Faserende, löst es die kurzfristige 
Ausschüttung eines Botenstoffs (Transmitter) aus. An der 
benachbarten Zelle bindet der Transmitter an bestimmte 
Proteinstrukturen, sog. Rezeptoren. Der Rezeptor kann Teil 
des Kanals sein, der nach Besetzen des Rezeptors direkt 
öffnet; man spricht dann von direkt gesteuerten Kanälen. Die 
Bindung des Transmitters an den Rezeptor wirkt wie das 
Drücken eines Schalters: Durch den geöffneten Kanal fließt 
Strom, so dass die Zelle erregt wird. Der Rezeptor kann aber 
auch Teil eines Proteins sein, das kein Kanal ist, sondern 
eine Reihe von chemischen Reaktionen in der Zelle auslöst 
(sog. indirekte Übertragung).

Mühsame Arbeit

Die Entschlüsselung des menschlichen Erbgutes ist weitgehend 
abgeschlossen. Bei der Taufliege Drosophila melanogaster war 
es bereits Anfang 2000 so weit. Die Wissenschaftler um 
Professor Hatt suchten aus den 13.600 Genen der Fliege 
gezielt solche heraus, die bereits bekannten 
kanal-kodierenden Genen ähneln. Sie fanden über 50 Gene für 
direkt gesteuerte Kanäle, von denen insgesamt nur ca. 20 
Prozent in ihrer Funktion bekannt waren. Das Erbmaterial der 
unbekannten Kanäle injizierten die Forscher in Froscheier, 
die daraufhin die entsprechenden Kanäle ausbildeten und ihre 
Untersuchung ermöglichten. Durch ein Screening mit 
verschiedenen Testsubstanzen stellten die Forscher fest, 
dass zwei der Gene die Baupläne für einen 
Histamin-gesteuerten Kanal liefern.

Wie arbeitet der Kanal ...

Seit ca. zehn Jahren lernt jeder Biologiestudent, dass es 
sechs Typen von direkt gesteuerten Kanälen gibt. Die 
Unterteilung ergibt sich aus den sechs verschiedenen 
Transmittern, die sie öffnen (Glutamat, Acetylcholin, GABA, 
Glycin, Serotonin und ATP). Von Histamin wusste man bislang 
nur, dass es einen Fluss elektrischer Teilchen an der Zelle 
erzeugt. Wie dies geschieht und welche Strukturen beteiligt 
sind, war unklar. Mit dem neu entdeckten Kanal kennt man nun 
einen siebten direkt gesteuerten Kanaltyp, die Wissenslücke 
schließt sich. Mit einer pharmakologischen Charakterisierung 
klärten die Wissenschaftler dann, ob es andere Stoffe gibt, 
die den Kanal öffnen können, welchen Einfluss die 
Histamin-Konzentration hat und welche Stoffe den Rezeptor 
hemmen und so eine Kanalöffnung verhindern können. Dabei 
zeigte sich, dass z. B. Antihistaminika, die auf den 
menschlichen indirekt gesteuerten Histamin-Rezeptor hemmend 
wirken (und so eine allergische Reaktion unterdrücken 
sollen) auch den Insekten-Kanal blockieren. In der 
Pharmaindustrie könnte der Kanal einen neuen Ansatzpunkt für 
Insektizide bieten.

... und wo findet man ihn ?

Nun fragten sich die Wissenschaftler, wo der Kanal in der 
Fliege vorkommt. Sie färbten alle Zellen an, in denen der 
Kanal gebildet wird und wurden im Fliegenauge fündig: In 
einer dünnen Zellschicht wurden Zellen markiert, die die 
erste Schaltzentrale für visuelle Reize im Fliegenauge 
bilden. Damit hat die Arbeitsgruppe nicht nur einen neuen 
Ionenkanal entdeckt, sondern auch ein bislang fehlendes 
Bindeglied beim Verständnis, wie Insekten Sehinformation 
verarbeiten. Das Ergebnis passt zu der Erkenntnis, dass 
Fliegen ohne dieses Gen blind sind. Jetzt erforschen die 
Wissenschaftler die übrigen potentiellen Kanal-Gene von 
Drosophila und suchen auch beim Menschen nach einem durch 
Histamin direkt gesteuerten Kanal. Die Gruppe um Professor 
Hatt geht davon aus, dass es maximal zehn Transmitter gibt, 
die Kanäle direkt öffnen, so dass nur zwei bis drei Kanäle 
übrig bleiben, zu denen noch kein Gen gefunden wurde.

Titelaufnahme

G. Gisselmann, H. Pusch, B.T. Hovemann, H. Hatt; Primary 
structure and functional expression of two histamine-gated 
ion channels in Drosophila melanogaster; Nature neuroscience 
Vol. 5 (1), S. 11-12, 2002

Weitere Informationen

Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt, Ruhr-Universität Bochum, 
Fakultät für Biologie, Lehrstuhl für Zellphysiologie, Tel. 
0234/32-26792, Fax: 0234/32-14129, E-Mail: 
hanns.hatt@ruhr-uni-bochum.de


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Mit freundlichen Gruessen

Dr. Josef Koenig
RUB - Ruhr-Universitaet Bochum
- Pressestelle -
44780 Bochum
Tel: + 49 234 32-22830, -23930
Fax: + 49 234 32-14136
Josef.Koenig@ruhr-uni-bochum.de

Schauen Sie doch bei uns mal rein:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/pressestelle

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