FG 1279/1: Lichtregulierte Sensor-Histidinkinasen - Struktur, Dynamik & Optogenetik (TP 09)


Signalrezeptoren bestehen aus Sensormodulen, die chemische oder physikalische Reize detektieren, und aus Effektormodulen, die eine biologische Aktivität besitzen. Die signalabhängige Modulation der biologischen Aktivität fußt auf Wechselwirkungen zwischen Sensor und Effektor; eine umfassende biochemische, biophysikalische und strukturelle Charakterisierung muss daher zwingend die Untersuchung intakter Sensor-Effektor Einheiten beinhalten. Unser Hauptaugenmerk liegt auf sensorischen Photorezeptoren, welche als licht-regulierte Aktuatoren die Grundlage der Disziplin Optogenetik erbringen. Durch Verwendung des künstlichen ‚light-oxygen-voltage (LOV)‘-Photorezeptors YF1 profitieren wir von der Struktur des dunkel-adaptierten Voll-Längen-Proteins, die wir unlängst bestimmt haben. Wir suchen die strukturellen und dynamischen Übergänge, die der Signaltransduktion zugrunde liegen, und ihren Einfluss auf die Regulation der Effektoraktivität zu ergründen. Strukturelle Informationen über den licht-adaptierten Zustand und Reaktionsintermediate werden durch Röntgenkristallographie erbracht. Parallel werden wir dynamische Aspekte der Signaltransduktion durch eine Kombination funktionaler Studien, Elektronenspinresonanz, Infrarotspektroskopie und Wasserstoff-Deuterium-Austausch untersuchen. Geleitet von Molekulardynamik-Simulationen werden strukturelle und dynamische Daten vereinigt, um zu klären, wie Photosensor und Effektor interagieren und kommunizieren. Die in YF1 verwirklichten strukturellen und mechanistischen Prinzipien sind weit verbreitet bei diversen Signaltransduktionsproteinen. Daher trägt ein verbessertes Verständnis fundamentaler Aspekte der Signaltransduktion auch zum rationalen Design künstlicher Photorezeptoren und deren optogenetischer Anwendung bei.
Signalrezeptoren bestehen aus Sensormodulen, die chemische oder physikalische Reize detektieren, und aus Effektormodulen, die eine biologische Aktivität besitzen. Die signalabhängige Modulation der biologischen Aktivität fußt auf Wechselwirkungen zwischen Sensor und Effektor; eine umfassende biochemische, biophysikalische und strukturelle Charakterisierung muss daher zwingend die Untersuchung intakter Sensor-Effektor Einheiten beinhalten. Unser Hauptaugenmerk liegt auf sensorischen Photorezeptoren, welche als licht-regulierte Aktuatoren die Grundlage der Disziplin Optogenetik erbringen. Durch Verwendung des künstlichen ‚light-oxygen-voltage (LOV)‘-Photorezeptors YF1 profitieren wir von der Struktur des dunkel-adaptierten Voll-Längen-Proteins, die wir unlängst bestimmt haben. Wir suchen die strukturellen und dynamischen Übergänge, die der Signaltransduktion zugrunde liegen, und ihren Einfluss auf die Regulation der Effektoraktivität zu ergründen. Strukturelle Informationen über den licht-adaptierten Zustand und Reaktionsintermediate werden durch Röntgenkristallographie erbracht. Parallel werden wir dynamische Aspekte der Signaltransduktion durch eine Kombination funktionaler Studien, Elektronenspinresonanz, Infrarotspektroskopie und Wasserstoff-Deuterium-Austausch untersuchen. Geleitet von Molekulardynamik-Simulationen werden strukturelle und dynamische Daten vereinigt, um zu klären, wie Photosensor und Effektor interagieren und kommunizieren. Die in YF1 verwirklichten strukturellen und mechanistischen Prinzipien sind weit verbreitet bei diversen Signaltransduktionsproteinen. Daher trägt ein verbessertes Verständnis fundamentaler Aspekte der Signaltransduktion auch zum rationalen Design künstlicher Photorezeptoren und deren optogenetischer Anwendung bei.


Projektleitung
Möglich, Andreas Prof. Dr. (Details) (Nachwuchsgruppe '... rückgekoppelte Systeme spikender Neurone')

Laufzeit
Projektstart: 06/2013
Projektende: 05/2016

Zuletzt aktualisiert 2020-26-11 um 14:20