Der Photochromismus des Channelrhodopsin-1 aus Volvox carteri (VCHR)

Kanalrhodopsine (Channelrhodopsins, ChR) sind direkt lichtgesteuerte Ionenkanäle, die in der Natur der Orientierung von einzelligen Algen im Licht dienen und in der Neurophysiologie genutzt werden, um definierte Zellen in neuronalen Geweben oder ganzen Tieren gezielt zu depolarisieren (Optogenetik). Diese Methode eröffnet große Perspektiven zur spezifischen Anregung definierter Zelltypen im Gehirn und damit auch für die Analyse von Krankheitsursachen. Rekombinantes ChR1 der Alge Volvox carteri zeigt ein 70 nm langwellig verschobenes Absorptionsmaximum (535 nm) im Vergleich zum bisher verwendeten ChR2 aus Chlamydomonas (?max: 465 nm). Im Projekt soll auf der Basis von theoretischen Überlegungen und Rechnungen sowie spektroskopischen Untersuchungen modifizierte Kanalrhodopsine hergestellt werden, deren Absorption sich über einen Wellenlängenbereich von 400 bis 600 nm erstreckt. Die funktionellen Proteine sollen mittels Elektrophysiologie und zeitaufgelöster Spektroskopie charakterisiert werden und schließlich eine differentielle Depolarisierung verschiedener Zelltypen in den Neurowissenschaften ermöglichen.