The Channelrhodopsin mechanism

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Die Photorezeptorströme einzelliger Algen wie z.B. Chlamydomonas reinhardtii werden von Ca2+ und H+ getragen. Kürzlich wurden in Chlamydomonas zwei neue Rhodopsine, ChR1 und ChR2, vom bakteriellen Typ entdeckt, die die Photoströme und die damit verbundenen lichtinduzierten Bewegungsreaktionen der Alge vermitteln. Wir konnten in Zusammenarbeit mit dem MPI für Biophysik in Frankfurt zeigen, dass es sich bei beiden Rhodopsinen um lichtgesteuerte Protonenkanäle handelt. Die beiden Rhodopsine (Kanalrhodopsine) stellen damit eine neue Klasse sensorischer Photorezeptoren dar, die sowohl für das Verständnis der Photorezeption in Algen als auch für technische Anwendungen interessant sind. Wir beabsichtigen, beide Rhodopsine bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften weiter zu charakterisieren. Wir werden auch prüfen, inwieweit sie lokal benachbarte Spannungs- oder pH-abhängige Ca2+-Kanäle von Chlamydomonas aktivieren können, um die Ca2+-Abhängigkeit der Photoströme zu verstehen. Weiterhin wollen wir Kanalrhodopsine aus verwandten Algen untersuchen, um Analoga mit anderer Ionenspezifität und/oder Kinetik zu finden.