Uraltes Stechen

Mittwoch, 17. März 2010, 19:00 • Rubrik Biologie, Chemie.

Wenn Menschen auf scharfen Rettich beißen, tritt ein rund 500 Millionen Jahre alter Mechanismus in Aktion. Entsprechende Resultate haben amerikanische Forscher bei Versuchen mit der gemeinen Taufliege gewonnen. Die kleinen Insekten nehmen den stechenden Geschmack bestimmter Substanzen demnach mit dem gleichen Sensorprotein wahr wie Menschen.

Foto: Peter Bubenik via Wikimedia.org (Creative Commons Attribution Share-Alike 3.0)

Offenbar sei die Wahrnehmung – und Meidung – solcher Substanzen so vorteilhaft, dass der Rezeptor seit dem letzten gemeinsamen Ahn von Säugetieren und Insekten beibehalten worden sei, folgern die Genetiker und Biochemiker um Paul Garrity von der Brandeis University im Magazin “Nature”. Ein solches Maß von Konservierung sei umso erstaunlicher, als sich Geschmacks- und Geruchssinn der beiden Linien völlig unterschiedlich entwickelt hätten.

Substanzen mit stechendem Aroma sind im Tier- und Pflanzenreich weit verbreitet und dienen zur Abwehr von Fressfeinden. Viele davon, etwa das aus Senföl freiwerdende Allylisothiocyanat oder das im Tabakrauch enthaltene Acrolein, gehören zur Gruppe der Reaktiven Elektrophile. Wie ihr Name andeutet, sind diese Verbindungen sehr reaktionsfreudig und können so etwa Schäden an Proteinen und Erbgut verursachen.

Der Mensch und andere Wirbeltiere schmecken diese Verbindungen mithilfe des Kanalproteins TRPA1 (Transient Receptor Potential A1). Das Protein findet sich unter anderem in der Membran von Nervenzellen im Mundraum und löst darin elektrische Aktivität aus, sobald es eine der Warnsubstanzen bindet. Garrity und Kollegen konnten nun nachweisen, dass das TRPA1-Pendant der Taufliege Drosophila melanogaster die gleiche Funktion erfüllt.

Die Forscher berührten dazu ein Bein der Tiere mit einem Tröpfchen einer Zuckerlösung und ließen sie dann aus dem Tröpfchen trinken. Bei einem erneuten Beinkontakt fuhren die Tiere in Erwartung eines süßen Tranks begierig ihren Rüssel aus. Dieser Reflex wurde unterdrückt, wenn die Zuckerlösung zusätzlich eine der stechend schmeckenden Verbindungen enthalten hatte. War das TRPA1-Gen der Tiere deaktiviert, trat er dagegen in normaler Stärke auf. Bildeten die Tiere das Protein dagegen in den Sinneszellen an ihren Füßen, mussten sie nicht einmal aus dem Tröpfchen trinken, um eine Abneigung dagegen zu entwickeln.

Eine Analyse der TRPA1-Gene in einer Vielzahl von Tiergruppen stützte die Vermutung, dass das Protein bei Wirbeltieren und Insekten eine gemeinsame Wurzel hat. Allerdings sei das alte Sensorprotein nicht nur für die Evolutionsforschung interessant, so Garrity und Kollegen. Da die Versionen in den verschiedenen Gruppen auf einzelne Verbindungen unterschiedlich gut ansprächen, könnte es vielleicht auch als Angriffspunkt für neue Wirkstoffe zur Insektenabwehr dienen.

Forschung: Kyeongjin Kang, Stefan R. Pulver und Paul A. Garrity, National Center for Behavioral Genomics und Volen Center for Complex Systems, Department of Biology, Brandeis University, Waltham, Massachusetts; und andere

Online-Veröffentlichung Nature, 17. März 2010, DOI 10.1038/nature08848

WWW:
National Center for Behavioral Genomics, Brandeis University
Meerrettich, Rettiche
TRPA1 and Chemical Sensing in Pain Pathway

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