Nobelpreis: Es dreht sich alles um die Uhr

02.10.2017
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Wie tickt unsere innere Uhr? Die diesjährigen Nobelpreisträger für Medizin und Physiologie erforschten unseren zirkadianen Rhythmus.

Der diesjährige Nobelpreis für Medizin und Physiologie geht an die drei US-Forscher Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young für Ihre Forschungen zur Funktion und Kontrolle der inneren Uhr.

Wie unsere Zellen die Zeit im Auge behalten

Die Jury am Karolisnka-Insitut beschreibt ihre Entdeckung als einen „fundamentalen Mechanismus, einem der wichtigsten Aspekte der Physiologie: wie unsere Zellen die Zeit im Auge behalten können.“

Die innere, zirkadiane Uhr des Menschen ist ein wichtiger Grundstein für unsere Gesundheit. So kann sie unseren Schlaf, unser Essverhalten, unsere Hormonausschüttung und auch unseren Blutdruck regulieren. Juleen Zierath vom Nobelkomitee erklärt: „Die Gewinner haben das Bewusstsein für die Bedeutung der richtigen Schlafhygiene geschärft“.

Hier ein Auszug aus der Rede des Nobelpreiskomitees zur Bedeutung der Arbeit der drei Amerikaner:

„Das Leben auf der Erde ist an die Rotation unseres Planeten angepasst. Schon seit einigen Jahren wissen wir, dass lebende Organismen – der Mensch eingeschlossen – eine innere, biologische Uhr haben, die ihnen hilft, den regulären Tagesrhythmus beizubehalten und sich daran anzupassen.“ Aber wie funktioniert diese Uhr eigentlich?

Das Forschertrio war in der Lage, einen Blick auf unsere biologische Uhr zu werfen und ihre inneren Mechanismen aufzuklären. Ihre Entdeckung erklärt, wie Pflanzen, Tiere und Menschen ihren biologischen Rhythmus anpassen, sodass er synchron zum Erdumlauf läuft.

Was wir mit Fruchtfliegen gemeinsam haben

Über die Verwendung von Fruchtfliegen als Modelorganismen konnten die diesjährigen Nobelpreisträger ein Gen isolieren, das den biologischen Tagesrhythmus kontrolliert. Sie konnten zeigen, dass dieses Gen für ein Protein kodiert (PER (protein encoded by period)), das sich über Nacht in der Zelle ansammelt und tagsüber wieder abgebaut wird. Anschließend konnten sie zusätzliche Proteinkomponenten dieser Maschinerie identifizieren (wie den PER/CRY-Proteinkomplex). Dadurch deckten sie den Mechanismus auf, der die sich selbstregulierende Uhr innerhalb der Zelle steuert. Die Forscher erkannten, dass die biologische Uhr in anderen multizellulären Organismen – einschließlich uns Menschen – nach denselben Prinzipen funktioniert.

Den Schlafrhythmus im Blut

Mit einer unglaublichen Präzision kann die innere Uhr unsere Physiologie an die unterschiedlichen Tageszeiten anpassen. Sie reguliert kritische Funktionen wie Verhalten, Hormonausschüttungen, Schlaf, Körpertemperatur und den Metabolismus. Unser Wohlbefinden wird beeinträchtigt, wenn es ein vorübergehendes Ungleichgewicht zwischen unserer äußeren Umgebung und dieser inneren biologischen Uhr gibt, z.B. wenn wir durch verschiedene Zeitzonen reisen und einen „Jet Lag“ bekommen. Es gibt auch Hinweise darauf, dass eine chronische Diskrepanz zwischen unserem Lebensstil und dem biologischen Rhythmus, der von unserer inneren Uhr bestimmt wird, mit einem erhöhten Risiko für zahlreiche Krankheiten einhergeht.“ So ist beispielsweise bei den Volkskrankheiten Krebs und Diabetes bekannt, dass die innere Uhr der Zellen falsch eingestellt ist.

Jedes Medikament zu seiner Zeit

Seit den bahnbrechenden Entdeckungen der drei Preisträger hat sich die Chronobiologie in ein großes und hoch dynamisches Forschungsfeld entwickelt. Sie hat zahlreiche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und ist Ansatz für die Entwicklung von sogenannten Chronotherapien. Dabei werden Medikamente zu ganz bestimmten Tageszeiten verabreicht und entfalten somit eine größere Wirkung oder ziehen geringere Nebenwirkungen nach sich. Die drei Amerikaner erhalten für ihre Forschung zusammen ein Preisgeld von acht Millionen Schwedischen Kronen (830.000 Euro). Die Preisträger der anderen Nobelpreiskategorien werden im Laufe dieser Woche bekanntgegeben. Alle werden am 10. Dezember, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel, mit der offiziellen Preisverleihung geehrt.

Hier sprechen zwei der Nobelpreisträger, Michael Rosbach und Jeffrey Hall, über ihre Arbeit zum zirkadianen Rhythmus, nachdem sie den Canada Gairdner International Award 2012 gewonnen haben:

https://youtu.be/OMRHxvt_mrQ

 

Bildquelle: Credit: Анастасия/pixabay.com

Artikel letztmalig aktualisiert am 06.10.2017.

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