Molekulare Mechanismen der Photoperzeption der Phototaxis und der phobischen Reaktionen des Flagellaten Euglena gracilis

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Auf der Grundlage zweier neuer Ergebnisse soll im vorliegenden Antrag die Photoperzeption von Euglena gracilis, einem photosynthetischen Flagellaten, auf genetischem und strukturellem Niveau untersucht werden. Zum einen konnte vor kurzem durch eine japanische Arbeitsgruppe der Photorezeptor der step-up photophobischen Reaktion isoliert und charakterisiert werden. Es handelt sich um eine lichtaktivierbare Adenylylcyclase (photoactivated adenylyl cyclase, PAC) mit 2 Flavinen als chromophore Gruppen. Zum anderen ist es an unserem Lehrstuhl gelungen, das weltweit erste cytosolische Expressionssystem für Euglena gracilis zu etablieren. Die Funktionen von PAC sollen in vorhandenen Mutanten-Stämmen und der der Euglena nahe verwandten Astasia longa untersucht werden. Die Expression von PAC in Euglena wird zu einem durch Fusion mit dem Green Fluorescent Protein (GFP) die Lokalisation in der Zelle aufzeigen und zum anderen durch Expression der PAC-Sequenzen aus mutanten Stämmen zur Charakterisierung des Photorezeptors beitragen. Durch heterologe oder homologe Überexpression und Kristallisation der Proteine soll deren Struktur in Zusammenarbeit mit dem in Erlangen neu berufenen Strukturbiologen Prof. Dr. Muller bestimmt werden. Weiterhin soll der bisher unbekannte Photorezeptor der step-down photophobischen Reaktion identifiziert werden. Spektroskopische Untersuchungen sowie Aktionsspektren geben klare Hinweise auf die Beteiligung von Pterinen an der Lichtperzeption. Die Rolle der Pterine soll ebenfalls untersucht werden.