Charakterisierung und Anwendungen der Channelrhodopsine

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Channelrhodopsine (ChRl, ChR2) sind direkt durch Licht gesteuerte lonenkanäle aus der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii. Sie wurden von uns, in einer Zusammenarbeit mit P. Hegemann, erstmals als solche identifiziert. Wir und andere konnten bereits zeigen, dass sie ideal dazu geeignet sind, erregbare Zellen mit Licht anzuregen. Wir wollen diese Proteine einerseits biophysikalisch charakterisieren und andererseits durch gezielte Mutagenese so verändern, dass sie für Anwendungen geeignet werden, die bisher nicht möglich sind. Das in der Alge 737 Aminosäuren lange ChR2 haben wir bereits auf 315 Aminosäuren gekürzt, bei vollem Funktionserhalt als lichtgesteuerter lonenkanal. Wir wollen weitere Kürzungen und Mutationen vornehmen und diese Konstrukte charakterisieren. Eine Veränderung der lonenspezifität wird hierbei angestrebt. Die verwandten Proteine Bakteriorhodopsin, ChRl und ChR2 unterscheiden sich deutlich in ihren Aktionsspektren, was wir als Ausgangspunkt für Mutationen bzw. Chimären nehmen werden, um das Aktionsmaximum von ChR2 zu verschieben. Alternativ bzw. ergänzend zu den Mutationen soll die Auswirkung von Retinal- Analoga auf Funktion und Aktionsspektrum von ChR2 gemessen werden (in Zusammenarbeit mit E. Bamberg, MPI Biophysik, Frankfurt/M. und M. Sheves, Weizmann Institute, Israel).