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Micron Document

<!DOCTYPE html>

<title>Cryptochrome</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Cryptochrome</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p><b>Cryptochrome</b> (von <a href="Griechische_Sprache" title="Griechische Sprache">griechisch</a> κρυπτός, kryptós, „verborgen“ und χρωμα, chróma, „Farbe“) sind 50 bis 70 <a href="KDa" class="mw-redirect" title="KDa">kDa</a> schwere <a href="Flavoproteine" title="Flavoproteine">Flavoproteine</a>, die als <a href="Fotorezeptor" title="Fotorezeptor">Fotorezeptoren</a> für blaues Licht fungieren können. Obwohl schon über hundert Jahre bekannt ist, dass Pflanzen auf Blaulicht reagieren, wurde erstmals 1993 durch die Isolierung einer <a href="CDNA" title="CDNA">cDNA</a> das Cryptochrom in Pflanzen identifiziert und seitdem auch in Tieren gefunden.<sup id="cite_ref-PMID8232555_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-PMID8232555-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Vorstufen dieser Proteine in Bakterien codieren für Licht-aktivierte Enzyme, die an der <a href="DNA-Reparatur" title="DNA-Reparatur">DNA-Reparatur</a> beteiligt sind, eine Funktion, die in Eukaryonten nicht erhalten ist.<sup id="cite_ref-PMID15721603_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-PMID15721603-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Cryptochrome enthalten zwei nicht <a href="Kovalent" class="mw-redirect" title="Kovalent">kovalent</a> gebundene <a href="Chromophor" title="Chromophor">Chromophore</a>, das <a href="Flavin-Adenin-Dinukleotid" title="Flavin-Adenin-Dinukleotid">Flavin-Adenin-Dinukleotid</a> (FAD) und einen <i>lichtsammelnden</i> Kofaktor.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Sie spielen eine Rolle bei der Aufrechterhaltung der <a href="Circadiane_Rhythmik" title="Circadiane Rhythmik">circadianen Rhythmik</a> bei Tieren und Pflanzen und bei der <a href="Magnetsinn" title="Magnetsinn">Magnetorezeption</a> – der Wahrnehmung des <a href="Erdmagnetfeld" title="Erdmagnetfeld">Erdmagnetfeldes</a> bei Tieren.<sup id="cite_ref-PMID29307554_4-0" class="reference"><a href="#cite_note-PMID29307554-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Beschreibung_und_Funktion">Beschreibung und Funktion</h2></div>

<p>Cryptochrome sind insofern bemerkenswert, als dass sie <i><a href="In_vitro" title="In vitro">in vitro</a></i> nach Lichtabsorption ein <a href="Radikale_(Chemie)" class="mw-redirect" title="Radikale (Chemie)">Flavosemichinonradikal</a> bilden können, das Licht nicht nur im Blaubereich des Spektrums absorbiert, sondern auch im Grün-, Gelb und Rotbereich.

</p><p>Durch die Entdeckung des CRY-<a href="Gen" title="Gen">Gens</a> bei <a href="Taufliegen" title="Taufliegen">Taufliegen</a>, das den Pflanzengenen <i>cry1</i> und <i>cry2</i> sehr ähnlich ist und welches für die Produktion des CRY-Proteins verantwortlich ist, wurde die Hypothese, dass Cryptochrome bei der zirkadianen Organisation involviert sind, immer wahrscheinlicher.<sup id="cite_ref-PMID8600518_5-0" class="reference"><a href="#cite_note-PMID8600518-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Untersuchungen an <a href="Knockout-Maus" title="Knockout-Maus"><i>Knockout</i></a>-Tieren zeigten, dass eine Maus Cryptochrome benötigt, um ein normales Funktionieren der zirkadianen Uhr zu gewährleisten.<sup id="cite_ref-PMID10217146_6-0" class="reference"><a href="#cite_note-PMID10217146-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Durch <a href="Homologe_Rekombination" class="mw-redirect" title="Homologe Rekombination">homologe Rekombination</a> konnten Van der Horst et al. (1999) <a href="Knockout-Maus" title="Knockout-Maus">mutierte Mäuse</a> generieren, die das Gen <i>cry1</i>, <i>cry2</i> oder beide Gene nicht mehr besaßen. Die Mutanten verhielten sich unter 12 Stunden Licht und 12 Stunden Dunkelheit (LD 12:12) wie normale Mäuse, das heißt, sie waren in ihren Lebensäußerungen rhythmisch. Allerdings zeigten sie unter konstanten Bedingungen (24 Stunden Dunkelheit – DD) arrhythmisches Verhalten. Daraus konnte man schließen, dass die Cryptochrome anscheinend für eine normale Uhrfunktion essentiell waren.

Es ist noch nicht bekannt, wie Cryptochrome mit anderen bekannten Maus-Uhr-Molekülen wie <i>Clock</i>, <i>Periode</i> oder <i>Timeless</i> interagiert oder wie die molekulare Basis der Uhr bei diesen mutanten Mäusen beeinflusst wird.

<i>CRY1</i> und <i>CRY2</i> sind bei mutanten Mäusen sowohl in den Augen als auch im <a href="Nucleus_suprachiasmaticus" title="Nucleus suprachiasmaticus">Nucleus suprachiasmaticus</a> (SCN), dem Sitz der <i>master-clock</i>, gefunden worden. Daher könnte man annehmen, dass Cryptochrome bei Säugetieren für die Lichtdetektion verantwortlich sind. Allerdings sprechen die bis jetzt bekannten Fakten gegen eine Beteiligung der Cryptochrome bei der Lichtdetektion und zumindest für die Anwesenheit einer anderen Gruppe von Photopigmenten, den <a href="Opsin" title="Opsin">Opsinen</a>.

</p><p>Bei <a href="Zugv%C3%B6gel" class="mw-redirect" title="Zugvögel">Zugvögeln</a> konnten Wissenschaftler der Universität Oldenburg ebenfalls CRY1- und CRY2-Proteine in der Netzhaut nachweisen (<a href="Grasm%C3%BCcken" title="Grasmücken">Gartengrasmücke</a>).<sup id="cite_ref-PMID15381765_7-0" class="reference"><a href="#cite_note-PMID15381765-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Hier konzentrieren sich die Proteine in speziellen Zelltypen der <a href="Netzhaut" title="Netzhaut">Retina</a>, die besonders bei nachtziehenden Zugvögeln eine Rolle spielen; dann also, wenn sich die Gartengrasmücke vor allem magnetisch orientiert. Die Ergebnisse der Oldenburger Gruppe stützen die Hypothese, dass das Cryptochrom das magneto-sensorische Molekül sein könnte, das die magnetische Information in visuelle Signale übersetzt und es dem Vogel daher ermöglicht, mit Hilfe ihres <a href="Magnetsinn" title="Magnetsinn">Magnetsinns</a> das <a href="Erdmagnetfeld" title="Erdmagnetfeld">Erdmagnetfeld</a> der Erde wahrzunehmen. 2021 wurde ein entsprechender <a href="Quantenmechanik" title="Quantenmechanik">Quanteneffekt</a> beschrieben.<sup id="cite_ref-Ikeya2021_8-0" class="reference"><a href="#cite_note-Ikeya2021-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li><a href="Aziz_Sancar" title="Aziz Sancar">Aziz Sancar</a>: <i>Cryptochrome: The Second Photoactive Pigment in The Eye and Its Role in Circadian Photoreception.</i> In: <i><a href="Annual_Review_of_Biochemistry" title="Annual Review of Biochemistry">Annual Review of Biochemistry</a>.</i> Bd. 69, 2000, S. 31–67, <a href="https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.69.1.31" class="extiw external" title="doi:10.1146/annurev.biochem.69.1.31">doi:10.1146/annurev.biochem.69.1.31</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10966452?dopt=Abstract">PMID 10966452</a>.</li>

<li>Íbrahim Halil Kavaklı, <a href="Aziz_Sancar" title="Aziz Sancar">Aziz Sancar</a>: <i>Circadian Photoreception in Humans and Mice.</i> In: <i>Molecular Interventions.</i> Bd. 2, Nr. 8, 2002, S. 484–492, <a href="https://doi.org/10.1124/mi.2.8.484" class="extiw external" title="doi:10.1124/mi.2.8.484">doi:10.1124/mi.2.8.484</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14993400?dopt=Abstract">PMID 14993400</a>.</li>

<li>Russell N. Van Gelder: <i>Tales from the Crypt(ochromes).</i> In: <i>Journal of Biological Rhythms.</i> Bd. 17, Nr. 2, 2002, S. 110–120, <a href="https://doi.org/10.1177/074873002129002401" class="extiw external" title="doi:10.1177/074873002129002401">doi:10.1177/074873002129002401</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12002158?dopt=Abstract">PMID 12002158</a>.</li>

<li>Chentao Lin, Dror Shalitin: <i>Cryptochrome Structure and Signal Transduction.</i> In: <i><a href="Annual_Review_of_Plant_Biology" title="Annual Review of Plant Biology">Annual Review of Plant Biology</a>.</i> Bd. 54, 2003, S. 469–496, <a href="https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.54.110901.160901" class="extiw external" title="doi:10.1146/annurev.arplant.54.110901.160901">doi:10.1146/annurev.arplant.54.110901.160901</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14503000?dopt=Abstract">PMID 14503000</a>.</li>

<li>Qing-Hua Li, Hong-Quan Yang: <i>Cryptochrome Signaling in Plants.</i> In: <i>Photochemistry and Photobiology.</i> Bd. 83, Nr. 1, 2007, S. 94–101, <a href="https://doi.org/10.1562/2006-02-28-IR-826" class="extiw external" title="doi:10.1562/2006-02-28-IR-826">doi:10.1562/2006-02-28-IR-826</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17002522?dopt=Abstract">PMID 17002522</a>.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noresize noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Commons"></span></span></div><b><span class=""><a class="external text" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Cryptochrome?uselang=de"><span lang="en">Commons</span>: Cryptochrome</a></span></b> – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien</div>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-PMID8232555-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-PMID8232555_1-0">↑</a></span> <span class="reference-text">M. Ahmad, A. R. Cashmore: <i>HY4 gene of A. thaliana encodes a protein with characteristics of a blue-light photoreceptor.</i> In: <i>Nature.</i> Band 366, Nummer 6451, November 1993, S. 162–166, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/366162a0">10.1038/366162a0</a></span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8232555?dopt=Abstract">PMID 8232555</a>.</span>

</li>

<li id="cite_note-PMID15721603-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-PMID15721603_2-0">↑</a></span> <span class="reference-text">S. Weber: <i>Light-driven enzymatic catalysis of DNA repair: a review of recent biophysical studies on photolyase.</i> In: <i><a href="Biochimica_et_Biophysica_Acta" title="Biochimica et Biophysica Acta">Biochimica et Biophysica Acta</a>.</i> Band 1707, Nummer 1, Februar 2005, S. 1–23, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2004.02.010">10.1016/j.bbabio.2004.02.010</a></span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15721603?dopt=Abstract">PMID 15721603</a> (Review).</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Christopher T. Rodgers, P. J. Hore: <i>Chemical magnetoreception in birds: the radical pair mechanism.</i> In: <i><a href="Proceedings_of_the_National_Academy_of_Sciences" class="mw-redirect" title="Proceedings of the National Academy of Sciences">Proceedings of the National Academy of Sciences</a>.</i> Bd. 106, Nr. 2, 2009, S. 353–360, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1073/pnas.0711968106">10.1073/pnas.0711968106</a></span>.</span>

</li>

<li id="cite_note-PMID29307554-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-PMID29307554_4-0">↑</a></span> <span class="reference-text">A. Günther, A. Einwich, E. Sjulstok, R. Feederle, P. Bolte, K. W. Koch, I. A. Solov'yov, H. Mouritsen: <i>Double-Cone Localization and Seasonal Expression Pattern Suggest a Role in Magnetoreception for European Robin Cryptochrome 4.</i> In: <i>Current biology : CB.</i> Band 28, Nummer 2, Januar 2018, S. 211–223.e4, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.12.003">10.1016/j.cub.2017.12.003</a></span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29307554?dopt=Abstract">PMID 29307554</a>.</span>

</li>

<li id="cite_note-PMID8600518-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-PMID8600518_5-0">↑</a></span> <span class="reference-text">T. Todo, H. Ryo, K. Yamamoto, H. Toh, T. Inui, H. Ayaki, T. Nomura, M. Ikenaga: <i>Similarity among the Drosophila (6-4)photolyase, a human photolyase homolog, and the DNA photolyase-blue-light photoreceptor family.</i> In: <i>Science.</i> Band 272, Nummer 5258, April 1996, S. 109–112, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8600518?dopt=Abstract">PMID 8600518</a>.</span>

</li>

<li id="cite_note-PMID10217146-6"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-PMID10217146_6-0">↑</a></span> <span class="reference-text">G. T. van der Horst, M. Muijtjens, K. Kobayashi, R. Takano, S. Kanno, M. Takao, J. de Wit, A. Verkerk, A. P. Eker, D. van Leenen, R. Buijs, D. Bootsma, J. H. Hoeijmakers, A. Yasui: <i>Mammalian Cry1 and Cry2 are essential for maintenance of circadian rhythms.</i> In: <i>Nature.</i> Band 398, Nummer 6728, April 1999, S. 627–630, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/19323">10.1038/19323</a></span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10217146?dopt=Abstract">PMID 10217146</a>.</span>

</li>

<li id="cite_note-PMID15381765-7"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-PMID15381765_7-0">↑</a></span> <span class="reference-text">H. Mouritsen, U. Janssen-Bienhold, M. Liedvogel, G. Feenders, J. Stalleicken, P. Dirks, R. Weiler: <i>Cryptochromes and neuronal-activity markers colocalize in the retina of migratory birds during magnetic orientation.</i> In: <i><a href="Proceedings_of_the_National_Academy_of_Sciences" class="mw-redirect" title="Proceedings of the National Academy of Sciences">Proceedings of the National Academy of Sciences</a>.</i> Band 101, Nummer 39, September 2004, S. 14294–14299, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1073/pnas.0405968101">10.1073/pnas.0405968101</a></span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15381765?dopt=Abstract">PMID 15381765</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC521149/">PMC 521149</a> (freier Volltext).</span>

</li>

<li id="cite_note-Ikeya2021-8"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Ikeya2021_8-0">↑</a></span> <span class="reference-text">Noboru Ikeya, Jonathan R. Woodward: <cite style="font-style:italic">Cellular autofluorescence is magnetic field sensitive</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Proceedings of the National Academy of Sciences</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>118</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>3</span>, 19. Januar 2021, <a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%220027-8424%22&key=cql">0027-8424</a></span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1073/pnas.2018043118">10.1073/pnas.2018043118</a></span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/33397812?dopt=Abstract">PMID 33397812</a> (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.pnas.org/content/118/3/e2018043118">Online</a> [abgerufen am 19. Juni 2021]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Cryptochrome&rft.atitle=Cellular+autofluorescence+is+magnetic+field+sensitive&rft.au=Noboru+Ikeya%2C+Jonathan+R.+Woodward&rft.date=2021-01-19&rft.doi=10.1073%2Fpnas.2018043118&rft.genre=journal&rft.issn=0027-8424&rft.issue=3&rft.jtitle=Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences&rft.pmid=33397812&rft.volume=118" style="display:none"> </span> Dazu:

<ul><li>Mike McRae: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.sciencealert.com/birds-have-a-quantum-sense-and-for-the-first-time-scientists-see-it-in-action">Birds Have a Mysterious 'Quantum Sense'. For The First Time, Scientists Saw It in Action</a>, auf: science<sup>alert</sup> vom 8. Januar 2021 (<a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a>) [abgerufen am 12. Januar 2021]</li>

<li>Lars Fischer: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.spektrum.de/news/quanteneffet-beim-magnetsinn-der-voegel-beobachtet/1817066">Quantensensor der Vögel erstmals direkt beobachtet</a>, auf: spektrum.de vom 11. Januar 2021 (deutsch) [abgerufen am 12. Januar 2021 – Cryptochrome ist als Cryprochrome verschrieben]</li></ul>

</span></li>

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