Extraretinale Photorezeptorsysteme von Käfern und deren Bedeutung für die circadiane Uhr

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Vor wenigen Jahren wurden von uns die sogenannten Lamina- und Lobulaorgane im optischen Lobus von Käfern entdeckt, die wir für neuartige extraretinale Photorezeptoren des circadianen Systems halten. Sie stellen zusammen mit den nach innen verlagerten larvalen Photorezeptoren, den Stemmata, ein hoch interessantes Modellsystem für die neurobiologische Analyse der circadianen Uhren der Insekten dar. Beide Rezeptorsysteme sind direkt mit dem circadianen Schrittmacherzentrum, der Medulla accessoria, verknüpft und können aufgrund ihrer offensichtlich unterschiedlichen Ausstattung mit Photopigmenten in der Lage sein, Zeitsignale in der natürlichen Dämmerung zu erkennen. Hierzu wurden von uns umfangreiche Studien mit vielfältigen neurobiologischen Methoden begonnen. Erstaunlicherweise besitzen auch Schaben solche Lamina- und Lobulaorgane, wie wir dies in Kooperation mit den Gruppen Homberg und Stengl (Marburg) im jetzigen Berichtszeitraum entdeckt haben. Die Morphologie dieser Organe konnte von uns licht- und elektronenmikroskopisch erstmalig beschrieben werden, nachdem sie sich durch Antiseren gegen Cryptochrom (in der Arbeitsgruppe Homberg, Marburg) darstellen ließen. Die nahezu identische Struktur und Lagebeziehung der Organsysteme in Käfer und Schabe eröffnet eine völlig neue Interpretation der Medulla accessoria, dem circadianen Schrittmacher der Insekten. Zusätzlich wurde begonnen, das circadiane Signal im Sehsystem und seinen zellulären Ursprung mit pharmakologischen, elektrophysiologischen und histologischen Methoden zu charakterisieren. Ein Endziel des Projektes wird sein, die Schrittmacherzellen zu identifizieren - als Zielgebiete der Zeitgeberinformation und zugleich als Ursprungssorte des efferenten circadianen Signals - und daraus ein neurobiologisch fundiertes Modell der circadianen Uhr der Insekten abzuleiten. (p)