Optogenetik
Proteine zur Steuerung von Nervenzellen
FRANKFURT/MAIN. Die Optogenetik verwendet natürliche oder maßgeschneiderte licht-empfindliche Proteine, um Nervenzellen mit bisher nicht gekannter Genauigkeit zeitlich und räumlich elektrodenfrei an- und abzuschalten.
Grundlegend war im Jahr 2002 die Entdeckung des Licht-aktivierbaren Ionenkanals Channelrhodopsin in Algen, erinnert die Uni Frankfurt in einer Mitteilung.
Frankfurter Forschern um Professor Alexander Gottschalk gelang es 2005, das Protein in den durchsichtigen Fadenwurm C. elegans zu transferieren und so dessen Bewegungen mit Licht zu steuern.
Gemeinsam mit Forschern der Uni Würzburg hat Gottschalk den optogenetischen Baukasten nun um das Protein CyclOp aus dem aquatischen Pilz Blastocladiella emersonii erweitert.
CyclOp bildet bei Belichtung den Botenstoff cGMP (Nature Communications 2015, online 8. September). Dieser ist am Sehprozess, der Blutdruckregulation, der Apoptose und der Regulation der männlichen Erektion beteiligt.
So führt laut Mitteilung Sildenafil zum Anstieg des cGMP-Niveaus in Zellen. Bringt man CyclOp in einen Organismus wie den Fadenwurm C. elegans ein, kann man Signalwege in der Zelle untersuchen.
"Das Licht-aktivierte Enzym CyclOp hat hervorragende molekulare Eigenschaften, die es als wertvolle Erweiterung des optogenetischen Werkzeugkastens für die Zell- und Neurobiologen qualifizieren", wird Gottschalk vom Institut für Molekulare Zellbiologie und Neurobiochemie an der Goethe-Universität in der Mitteilung zitiert.
Gemeinsam mit den Kollegen aus Würzburg hat seine Arbeitsgruppe das Protein in Sauerstoff-sensorische Zellen eingeschleust, um herauszufinden, welche Rolle der Botenstoff cGMP in diesen Zellen spielt.
Dazu wird der durchsichtige Fadenwurm beleuchtet, so dass cGMP vermehrt ausgeschüttet wird.
Die Zellen reagierten darauf, als ob sie einen Anstieg der Sauerstoffkonzentration detektiert hätten. Somit konnten sie mithilfe von CyclOp besser verstehen, wie das natürliche Signal für diese Zellen in eine zelluläre Antwort umgesetzt wird. (eb)
