Biochemiker der Ruhr-Universität Bochum haben neue Einblicke in die Entstehung des circadianen Rhythmus gewonnen. Sie zeigten, dass das Ras-Protein wichtig ist, um die innere Uhr zu stellen. Die Aktivität des Proteins bestimmt die Periodenlänge des circadianen Rhythmus. Ras ist auch daran beteiligt, die Periode als Antwort auf externe Zeitgeberreize wie Licht zu verschieben. Das Team um Prof. Dr. Rolf Heumann berichtet in der Zeitschrift "Molecular Neurobiology".

Ras-Aktivität variiert über den Tag hinweg

Die circadiane Uhr "tickt" in jeder Körperzelle; der zentrale Taktgeber sitzt jedoch im Gehirn, im stammesgeschichtlich alten Nucleus suprachiasmaticus des Hypothalamus. Seine Aktivität gibt die Periodenlänge des Zyklus vor. Die innere Uhr ist nicht automatisch auf einen 24-Stunden-Rhythmus eingestellt; durch äußere Signale wie Licht, Bewegung oder Nahrungsaufnahme wird sie ständig nachjustiert. An dieser Regulation sind viele Proteine beteiligt, die in Signalkaskaden zusammenwirken. Ein zentraler Schalter solcher Signalkaskaden ist das Ras-Protein, das in einem aktiven und in einem inaktiven Zustand vorliegen kann. Die Bochumer Arbeitsgruppe zeigte an Mäusen, dass die Ras-Aktivität im Nucleus suprachiasmaticus während des Tages hoch ist und während der Nacht niedrig. Eine kurze Lichteinwirkung während der Nacht erhöhte die Ras-Aktivität.

Künstlich erhöhte Ras-Aktivität verändert circadianen Rhythmus

In Zusammenarbeit mit dem Frankfurter Team um Prof. Dr. Jörg Stehle untersuchten die Bochumer Forscher das Phänomen auch an genetisch veränderten Mäusen, deren Ras-Aktivität in den Nervenzellen des Gehirns erhöht war. In Folge schwankte die Aktivität im Nucleus suprachiasmaticus mit einer kürzeren Periode als normalerweise - ein weiterer Beleg für die Rolle des Ras-Proteins für den circadianen Rhythmus.

Zusammenspiel mit Enzym GSK3ß

Die Aktivität des Ras-Proteins hängt zusammen mit der Aktivität eines Enzyms aus dem Glykogen-Stoffwechsels, GSK3ß genannt. Es ist über Ras an der Regulation der inneren Uhr beteiligt. "Unsere Ergebnisse sind in einem größeren Kontext interessant", sagt Rolf Heumann. "Andere Studien haben gezeigt, dass eine Fehlregulation des Enzyms GSK3ß zu Rhythmusstörungen führt und mit dem Krankheitsbild der bipolaren Störungen gekoppelt ist."

Titelaufnahme
T. Serchov, A. Jilg, C.T. Wolf, I. Radtke, J.H. Stehle, R. Heumann (2015):
Ras activity oscillates in the mouse suprachiasmatic nucleus and modulates circadian clock dynamics,
Molecular Neurobiology,
DOI 10.1007/s12035-015-9135-0

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