Der diesjährige Nobelpreis für Medizin oder Physiologie geht an die US-Forscher Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young, die die molekularen Mechanismen des Tag-Nacht-Rhythmus lebender Zellen aufklären konnten.

Illustration: The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Illustrator: Mattias Karlén

Schon seit langem war bekannt, dass zahlreiche physiologische Vorgänge bei Mensch, Tier und Pflanze einer inneren Uhr oder – wie die Biologen sagen – einem „circadianen Rhythmus folgen“. In den 70er-Jahren begann man, nach den genetischen Voraussetzungen für derartige Rhythmen zu fragen. Den diesjährigen Nobel-Laureaten gelang es, die dahinter stehenden Mechanismen auf molekularer Ebene schrittweise aufzuklären.

Zunächst isolierten Hall, Rosbash und Young ein „period“ genanntes Gen, dessen mutierte Versionen bewirken, dass der biologische Rhythmus von Fruchtfliegen gestört wird. Im nächsten Schritt konnte man zeigen, dass dieses Gen für ein Protein namens PER codiert, das sich in der Nacht in der Zelle ansammelt, tagsüber jedoch abgebaut wird.

Als Mechanismus für diese Verhalten schlugen Hall und Rosbah vor, dass PER seine eigene Synthese hemmt: Je mehr davon da ist, desto weniger wird also erzeugt. Damit das Protein in dieser Weise wirken kann, muss es allerdings vom Cytoplasma in den Zellkern gelangen. Young zeigte, dass dies durch Wechselwirkung mit einem zweiten Protein („TIM“) möglich wird, das von einem weiteren circadianen Gen namens „timeless“ codiert wurde. Schließlich gelang die Entdeckung eines dritten für das Funktionieren der biologischen Uhr wichtigen Gens namens „doubletime“, das für das Protein DBT codiert und über dieses hilft, die Oszillationen besser an den erforderlichen 24-Stunden-Rhythmus zu adaptieren.