Primärvorgänge des Sehens in Zapfen

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Photorezeptorzellen der Wirbeltierretina enthalten Ca2+ -abhängige Rückkopplungsschleifen und Ca2+ -Sensorproteine, die eine dynamische Anpassung der Lichtantworten an wechselnde Hintergrundlichtintensitäten vermitteln. In diesem Projekt haben wir die Zebrafischretina als Modellsystem für die funktionelle Untersuchung und Charakterisierung zapfenspezifischer Ca2+ -Sensoren (zGCAPs) genutzt. Die differentiellen Expressions- und Aktivierungsprofile der zGCAPs und ihrer Zielproteine, den sensorischen Guanylatcyclasen zeigen, dass ein fein abgestuftes Regelwerk in den Zapfen des Zebrafisches existiert und Aktivierungsvorgänge nach einem „Calcium-Relay-Mechanismus“ ablaufen. Die intrazellulär wichtige Schalterfunktion der zGCAPs wird weiterhin durch die kovalente posttranslationale Verknüpfung mit einer Myristoylgruppe modifiziert, unterscheidet sich aber von dem „Ca2+ -Myristoyl-Switch“ des verwandten Recoverins aus der Säugerretina, für das wir das Funktionsspektrum erweitern konnten. Ein überraschendes Ergebnis lieferte die biochemische Charakterisierung von zGCAP5: für das native Protein nehmen wir an, dass es einen Eisen-Schwefel-Cluster enthält, der an intrazellulären Redoxvorgängen beteiligt ist und nicht nur eine Funktion in den Außensegmenten der Photorzeptorzellen, sondern auch in anderen Zellschichten der Retina hat.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2010) Dynamic translocation of caldendrin is facilitated by the Ca2+ -myristoyl switch of recoverin. J. Neurochem. 113, 1150-1162
  Fries, R., Reddy P.P., Mikhaylova, M., Haverkamp, S., Wei, T., Müller, M., Kreutz, M.R., Koch, K.-W.
  
• (2011) A dynamic scaffolding mechanism for rhodopsin and transducin interaction in vertebrate vision. Biochem. J. 440, 263-71
  Dell'Orco, D. and Koch, K.-W.
  
• (2011) Differential calcium signaling by cone specific guanylate cyclaseactivating proteins from the zebrafish retina. PLoS One; 6(8): e23117
  Scholten, A. and Koch, K.-W.
  
• (2011) Involvement of recoverin C-terminal segment in recognition of the target enzyme rhodopsin kinase. Biochem. J. 435, 441–450
  Zernii, E., Komolov, K., Permyakov, S., Kolpakova, T., Dell´Orco, D., Poetzsch, A., Knyazeva, E., Grigoriev, I., Permyakov, E., Senin, I., Philippov, P. and Koch K.-W.
  
• (2012) Operation profile of zebrafish guanylate cyclase-activating protein 3. J. Neurochem. 121, 54-65
  Fries, R., Scholten, A., Säftel, W. and Koch, K.-W.
  
• (2012) Probing the Ca2+ switch of the neuronal Ca2+ sensor GCAP2 by time-resolved fluorescence spectroscopy. ACS Chem. Biol. 7, 1006-1014
  Kollmann, H., Becker, S.F., Shirdel, J., Scholten, A., Ostendorp, A., Lienau, C. and Koch, K.-W.
  
• (2012) Synergetic effect of recoverin and calmodulin on regulation of rhodopsin kinase. Front. Mol. Neurosci. 5, Article 28, 1-13
  Grigoriev, I.I., Senin, I.I., Tikhomirova, N.K., Komolov, K.E., Permyakov, S.E., Zernii, E.Y., Koch, K.-W. and Philippov, P.P.
  
• (2013) Zebrafish Guanylate Cyclase Typ 3 Signaling in Cone Photoreceptors. PLoS ONE 8:e69656
  Fries, R., Scholten, A., Säftel, W., and Koch K.-W.