The Channelrhodopsin Mechanism

Kanalrhodopsine (Channelrhodopsins, ChR) sind direkt lichtgesteuerte Ionenkanäle, die in der Natur der Orientierung von einzelligen Algen im Licht dienen und die in den Neurowissenschaften eingesetzt werden, um Zellen in Kultur, Geweben oder ganzen Tieren gezielt mit Licht zu depolarisieren (Optogenetik). In den nächsten 3 Jahren wollen wir die beiden leitfähigen Zustände besser beschreiben und diskriminieren, die beteiligte Protonendynamik analysieren, die funktionelle Bedeutung der Chromophor-Deprotonierung bzw. des Protonentransfers für den Öffnungs¬mechanismus (gating) klären, sowie die kritische Brücke zwischen Wasser-gefüllten Halbkanälen und dem katalytischen Photozyklus des Retinals bearbeiten. Als neuronales Testsystem wollen wir neben Oocyten und HEK-Zellen auch Hippokampuszellen etablieren. Wir hoffen durch die geplanten Experimente der Beantwortung der grundsätzliche Frage nach dem Mechanismus lichtgesteuerter Ionenkanäle näher zu kommen und werden gleichzeitig neue Channelrhodopsin-Varianten für die Neurowissenschaften bereitstellen.