Der Photochromismus des Channelrhodopsin-1 aus Volvox carteri (VCHR)

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Kanalrhodopsine (Channelrhodopsins, ChR) sind direkt lichtgesteuerte lonenkanäle, die in der Naturder Orientierung von einzelligen Algen im Licht dienen. In der Neurophysiologie werden sie genutzt,um definierte Zellen in neuronalen Geweben oder ganzen Tieren gezielt zu depolarisieren(Optogenetik). Diese Methode eröffnet große Perspektiven zur spezifischen Anregung genaudefinierter Zelltypen im Gehirn und damit auch zur Analyse von Krankheitsursachen. Kürzlich ist esuns gelungen, Kanalrhodopsine funktionell zu exprimieren und spektroskopisch zu charakterisieren.ChR1 der Alge Volvox carteri zeigte 70 nm langwellig verschobenes Absorptionsmaximum (535 nm)im Vergleich zum bisher verwendeten ChR2 (λmax: 465 nm). Im beantragten Projekt soll auf derBasis von theoretischen Überlegungen und spektroskopischen Untersuchungen an Volvox-ChR1und Chlamydomonas ChR2 modifizierte Kanalrhodopsine hergestellt werden, deren Absorption sichüber einen Wellenlängenbereich von 400 bis 600 nm erstreckt. Die funktionellen Proteine sollenmittels Elektrophysiologie und zeitaufgelöster Spektroskopie charakterisiert werden und schließlicheine differentielle Depolarisierung verschiedener Zelltypen in den Neurowissenschaftenermöglichen.