Funktionelle in vivo Untersuchung sensorischer Photorezeptoren der Alge Chlamydomonas


Kanalrhodopsine, die wir ursprünglich in der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii entdeckt und als Licht-aktivierte Ionenkanäle beschrieben haben, haben in der letzten Dekade die Neurowissenschaften revolutioniert, da sie den Neurowissenschaftler*innen ermöglichen, gezielt ausgewählte Neuronen innerhalb großer Netzwerke mit Licht zu aktivieren, eine Technologie, die heute „Optogenetik“ genannt wird. Das Ziel dieses Projektes ist es, zurück zu Chlamydomonas zu gehen und unsere frühen Arbeiten zur Funktionalität von sensorischen Photorezeptoren in der Alge fortzusetzen. Um dieses Ziel zu erreichen, haben wir kürzlich verschiedene Methoden zur ortsspezifischen Kern-DNA-Modifizierung etabliert (ZFN und Cas9). Im 1. Teil des Projektes wollen wir diese Methoden durch Verwendung neuer Cas-Varianten und transientem Ausschalten von Proteinen für die nicht-homologe Rekombination wie PolQ für die effiziente Einführung von Punktmutationen und das Einbringen von Fluoreszenzmarkern weiter optimieren. Im 2. und 3. Teil des Projektes werden Kanalrhodopsine durch Einführung von in vivo Mutationen gezielt modifiziert, um die Eigenschaften und den Turnover von Kanalrhodopsinen im Kontext zellulärer Funktion und Anpassung an variable Umweltbedingungen zu verstehen. Im 4. Teil des Projektes werden wir die Funktion der acht Histidin-Kinase-Rhodopsine (HKRs) als Mitglieder der kürzlich entdeckten Gruppe der Enzymrhodopsine mit Hilfe von Gen-Deletion, Protein-Fluoreszenzmarkierung und Cryo-Tomographie studieren. Wir werden den Einfluss der HKRs auf Zellentwicklung, Bewegungsreaktionen, Photosynthese, zirkadiane Rhythmik und Zygotenbildung studieren. Die Analysen werden unterstützt durch biophysikalische Studien, hochauflösende Mikroskopie, Proteomik und RNA-Sequenzierung. Dieses Projekt wird Beiträge liefern für die Algen-Genomeditierung und eine gezielte Algenbiotechnologie, und es wird unser Verständnis von sensorischen Photorezeptoren in Algen vertiefen und neue Werkzeuge für die Optogenetik liefern.


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

Laufzeit
Projektstart: 06/2019
Projektende: 05/2021

Forschungsbereiche
Biophysik, Lebenswissenschaften, Naturwissenschaften, Pflanzenphysiologie

Zuletzt aktualisiert 2021-15-09 um 12:05