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(00065) 28.02.2002 14:22

RUB-Biologen entdecken zweiten Signalweg bei Riechzellen


Bochum, 28.02.2002
Nr. 65

Ich kann dich nicht riechen
NEURON berichtet: Biologen entdecken zweiten Signalweg
Riechzellen verrechnen Dufteindrücke


Was tun wenn’s stinkt? Die Nase zuhalten ist den
Forschungsergebnissen Bochumer Biologen zufolge nicht die
einzige Möglichkeit, Gerüche auszublenden. Dipl. Biol. Marc
Spehr und Dr. Christian Wetzel vom Lehrstuhl für
Zellphysiologie (Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt) und Barry W.
Ache (State University, Florida) haben einen bisher
unbekannten zweiten Signalweg in Riechzellen entdeckt. Wird
er durch bestimmte Duftstoffe aktiviert, hemmt das die
Wahrnehmung anderer Düfte – zwei Düfte heben einander auf.
Die Zeitschrift NEURON berichtet in ihrer heutigen Ausgabe
über das bahnbrechende Forschungsprojekt.

Abbildungen im Internet

Abbildungen zum Herunterladen finden sich am Ende dieser
Presseinformation, s. u.

Sehen, wie die Zelle riecht

Die Riechzellen in der Riechschleimhaut sind hochgradig
spezialisierte Duftsensoren: Sie ragen mit ihren Fortsätzen
antennenartig in die Nasenhöhle und können dort Tausende
verschiedener Geruchsmoleküle identifizieren und
unterscheiden. Bisher gingen die Forscher davon aus, dass
Duftstoffe an spezielle Rezeptoreiweiße andocken und eine
biochemische Reaktionskette auslösen, die die Zelle immer
erregt. Am Ende dieser Signalkaskade fließt Calcium aus dem
Nasenschleim durch die Zellmembran und erhöht die
Calciumkonzentration in der Zelle. Indem die Bochumer
Forscher die Aktivität der Riechzellen sichtbar machten,
fanden sie nun einen zweiten, hemmenden Signalweg.

Erregende und hemmende Signalwege

Um einzelne Neurone zu untersuchen, mussten sie zunächst mit
Hilfe von Enzymen Zellen aus Stücken der Riechschleimhaut
herauslösen. Die so isolierten Riechzellen beluden sie mit
einem Indikatorfarbstoff (Fura-2), der Calcium anzeigt: Bei
erhöhter Konzentration leuchtet er stark. Mit einer
Spezialkamera und einem hoch auflösenden Mikroskop konnten
die Forscher diese Leuchtkraftunterschiede als Reaktion der
Sinneszellen auf eine Vielzahl von Düften messen. So gelang
es auch, Duftstoffe zu identifizieren, die einen zweiten
bisher unbekannten Signalweg (PI3-Kinaseweg) in Riechzellen
aktivieren. Er hemmt die erregende Signalkaskade. Eine
Mischung aus einem erregenden und einem hemmenden Duftstoff
erzeugt an der Riechzelle keine Erregung mehr. Blockiert man
den neu entdeckten Signalweg, kann die Zelle vorher
geruchlose Duftsubstanzgemische plötzlich wahrnehmen.

Bisher unterschätzt: die Leistung der Riechzellen

Diese Befunde zeigen erstmals, dass Riechzellen bereits in
der Nasenschleimhaut beginnen, komplexe Dufteindrücke zu
verrechnen. Eine solche Rolle hatte die Fachwelt bislang,
abgesehen von der Retina (Netzhaut), ausschließlich höheren
Gehirnregionen zugeordnet. Von ihren Ergebnissen versprechen
sich die Bochumer Wissenschaftler neue Untersuchungsansätze
für die sensorischen Leistungen der Riechneurone. Damit ist
auch ein weites Feld für industrielle Anwendungen eröffnet.
So könnte man z.B. stinkende Düfte in ihrer Wirkung
auslöschen, ohne den Geruchssinn vollständig zu blockieren.

Titelaufnahme

Barry W. Ache; Hanns Hatt; Marc Spehr; Christian Wetzel:
3-Phosphoinositides modulate cyclic nucleotide signaling in
olfactory receptor neurons. In: Neuron, Heft 5/2002 vom
28.02.2002, S. 1-20

Weitere Informationen

Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt, Lehrstuhl für Zellphysiologie,
Fakultät für Biologie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum,
Tel. 0234/32-26792, Fax: 0234/32-14129, Email:
Hanns.Hatt@ruhr-uni-bochum.de, Internet:
http://www.dekanat-bio.ruhr-uni-bochum.de/zellphysiologie/

Bildunterzeilen:

(1): Molekulare Prozesse der Reaktion einer Riechzelle: Das
Riechen eines bestimmten Duftes (Duft A) löst an einer
Riechzelle eine biochemische Signalverarbeitungskaskade aus,
die zum Einstrom von Calcium- (und Natrium-) Ionen  aus dem
Nasenschleim führt.
Neuer Befund: Ein anderer Duft (Duft B) kann an der selben
Zelle einen zweiten Signalweg (PI3-Kinaseweg) anschalten,
der die Geruchswahrnehmung von Duft A blockiert.
(G = G-Protein;  AC = Adenylatzyklase; cAMP = zyklisches
Adenosinmonophosphat; PIP3 =
Phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphat)

(2): Isolierte und mit einem Indikatorfarbstoff für
Calcium-Ionen (Fura-2) beladene Riechzelle. Bei
Duftwahrnehmung wird die Calcium-Konzentration in der Zelle
erhöht (siehe Abb.1). Dies kann mit einer Spezialkamera und
einem hoch auflösenden Mikroskop als verstärktes Leuchten
sichtbar gemacht werden.

(3): Live und in Echtzeit Beobachtung der Veränderungen der
Calcium-Konzentration einer Riechzelle nach Duftwahrnehmung.
Links: Ein bestimmter Duft (A) löst an einer Riechzelle
reproduzierbar ein charakteristisches Wahrnehmungssignal
aus. Rechts: Duft B wird von den Zellen nicht wahrgenommen,
blockiert aber die Antwort auf Duft A. Diese
Wahrnehmungsblockade kann durch LY (ein synthetischer
Hemmstoff der PI3-Kinase) wieder aufgehoben werden. Von der
PI3-Kinase hergestelltes PIP3 kann die Wirkung von Duft B
imitieren und die Antwort auf Duft A blockieren.


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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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