Characterization of biomodal light-switchable rhodopsins and tailoring for optogentic application

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Hegemann
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 119438981

Melanopsine sind Photorezeptoren, die in Säugetieren für nicht-visuelle Photorezeption verantwortlich sind und Prozesse wie Pupillenkontraktion und zirkadiane Rhythmik steuern. Die bisher bekannten Säugetiermelanospine und wahrscheinlich einige Zebrafisch- Melanopsine sind mit Licht bimodal zwischen dem nicht-aktiven Dunkelzustand und dem aktivierten Signalzustand schaltbar, was für die Optogenetische Anwendung von besonderem Interesse ist. In diesem Projekt wollen wir verschiedene nicht-visualle Rhodopsine in HEK-Zellen, COS-Zellen oder in Pichia pastoris expremieren und spektroskopisch mit Hilfe zeitaufgelöster UV/Vis- und Schwingungsspektroskopie über Zeitbereiche von Femtosekunden (mit Tilo Mathes, Amsterdam) bis Sekunden charakterisieren. Für die optogenetische Anwendung ist es von Interesse, Hybride zwischen Melanopsin und Hormonrezeptoren herzustellen und damit gezielt die Signalketten definierter Hormonrezeptoren mit Licht zu aktivieren. Wir werden exemplarisch in Kooperation mit Soojin Ryu die Signalkette des corticotrophin releasing Hormon (CRH) als test system verwenden. Dazu werden wir Parapinopsin aus Lamprey opn4 aus Zebrafish als rekombinante Proteine reinigen und charakterisieren. Sollten sich die Eigenschaften als geeignet erweisen, werden wir die internen Loops modifizieren und mit Soojin Ryu die Konstrukte in Zebrafisch-Larven testen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1279: "Protein-based Photoswitches" as optogenetic tools
• Großgeräte: FPLC-Anlage
• Gerätegruppe: 1350 Flüssigkeits-Chromatographen (außer Aminosäureanalysatoren 317), Ionenaustauscher