Optogenetik: Licht reguliert ein Enzym |
Neues Werkzeug für die Zellbiologie: Ein Würzburger Forschungsteam hat einen Lichtsensor mit Enzymfunktion entwickelt, die sich mit unterschiedlichen Lichtfarben an- und abschalten lässt. Die einzellige Grünalge Chlamydomonas reinhardtii hat der Forschung schon einmal einen wuchtigen Impuls gegeben: Einer ihrer Lichtsensoren, das Channelrhodopsin-2, begründete vor rund 20 Jahren den Erfolg der Optogenetik.
Bei dieser Technologie wird der Lichtsensor der Alge in Zellen
oder kleine Lebewesen wie Fadenwürmer eingebaut. Danach lassen sich
bestimmte physiologische Prozesse durch Licht anstoßen oder beenden. Das
hat schon etliche neue wissenschaftliche Erkenntnisse gebracht, zum
Beispiel zur Funktion von Nervenzellen.
Jetzt setzt die Grünalge
Chlamydomonas wieder einen Akzent. Erneut sind es ihre Lichtsensoren,
die Rhodopsine, die den Werkzeugkasten der Zellbiologie um ein
Instrument erweitern.
Lichtsensor produziert den Botenstoff cGMP
Aus
zwei Rhodopsinen der Alge haben die Forscher Yuehui Tian, Georg Nagel
und Shiqiang Gao von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg
einen neuartigen Lichtsensor konstruiert. Er besitzt enzymatische
Aktivität und kann durch zwei unterschiedliche Lichtfarben geschaltet
werden. UV-Licht oder violettes Licht führt zur Produktion von cGMP,
einem wichtigen Signalmolekül in der Zelle. Ein blauer oder grüner
Lichtblitz dagegen stoppt die Produktion des Signalmoleküls.
Im Journal BMC Biology stellen die Forscher den neuen Lichtsensor vor. Sie haben ihm den Namen switch-Cyclop gegeben.
Weitere Rhodopsine der Algen im Blick
Nagels
Arbeitsgruppe forscht im Physiologischen Institut der JMU weiterhin
daran, die Eigenschaften der verschiedenen Rhodopsine aus Chlamydomonas
zu charakterisieren. Das Team des Professors kooperiert dabei eng mit
Neurowissenschaftlerinnen und Neurowissenschaftlern. Ziel ist es, die
Anwendungsmöglichkeiten der Lichtsensoren auszuloten.
Den Artikel finden Sie unter:
https://www.uni-wuerzburg.de/aktuelles/pressemitteilungen/single/news/optogenetik-licht-reguliert-ein-enzym-1/
Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg (03/2021)
Publikation: An
engineered membrane-bound guanylyl cyclase with light-switchable
activity, Yuehui Tian, Georg Nagel, Shiqiang Gao, BMC Biology, 29. März
2021, DOI: 10.1186/s12915-021-00978-6 https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-021-00978-6 |