Entwicklung und Modifizierung von Chrimson für subzelluläre optogenetische Anwendungen


Das Ziel dieses Projektes ist die weitere Charakterisierung von Chrimson, dem Kanalrhodopsin mit der langwelligsten bisher bekannten Absorption (lmax=590nm) und hoher Protonenselektivität. Chrimson zeigt weite Gemeinsamkeiten sowohl mit Licht-getriebenen Protonenpumpen als auch mit anderen Kanalrhodopsin. Wir werden uns mit Hilfe biophysikalischer, biochemischer und theoretischer Methoden auf die für Kanalrhodopsine besonderen Module konzentrieren, wie der polaren Chromophorumgebung im Schiffbasenbereich, dem äußeren Tor (gate) und den Selektionsfiltern. Für ein grundlegendes Verständnis werden wir Computermodelle entwickeln und analysieren, die uns helfen sollen, die experimentellen Befunde zu verstehen und strukturbasierte Mutanten zu entwickeln. Wir werden mit diesem Methodenarsenal neue noch weiter rot verschobene Varianten mit erhöhter Kationenselektivität und variabler Kinetik generieren. Aufgrund der größeren Transmission neuronalen Gewebes oberhalb 600 nm sind die generierten Varianten von größtem Interesse für die in vivo Anwendungen in den Neurowissenschaften. Weiterhin werden wir die bichromatischen Eigenschaften von Chrimson untersuchen und sie entweder reduzieren oder für eine bimodale Schaltbarkeit verstärken. Wir werden Chrimson-Varianten mit langen Öffnungszeiten und hoher Protonenleitfähigkeit für kompartimentelle Optogenetik einsetzen, um die Protonenbeladung synaptischer Vesikel und Lysosomen optisch zu kontrollieren und damit im Detail zu verstehen.


Projektleitung
Hegemann, Peter Prof. Dr. (Details) (Experimentelle Biophysik)

Laufzeit
Projektstart: 10/2019
Projektende: 09/2022

Forschungsbereiche
Biophysik, Molekulare Neurowissenschaft und Neurogenetik, Naturwissenschaften, Physiologie

Zuletzt aktualisiert 2021-15-09 um 12:00