H. Scheer 26.2 -...

Vom Meeresleuchten zur Optogenetik

H. Scheer

26.2.14

Google Earth

Nordostküste von

Australien mit dem

Großen Barriere-Riff

Google Earth

Wikipedia

Wikipedia

Clavelina moluccensis

(Manteltiere)

Wikipedia

Wikipedia

Chironex fleckeri

Seewespe

(Kastenqualle)

Shimomura Nobelvortrag, 2006

Cypridina hingendorfii

(Krebs)

Osamu Shimomura, Nobelvortrag, 2006 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2008/shimomura_lecture.pdf

Luziferin (Lin)Luziferase (Lase)Sauerstoff (O2)

Lin:Lase Linox* Linox

Licht

Lin + Lase

O2

Aequorea victoria

angeleuchtet

Nobelvortrag Shimomura

Aequorea victoria

Grünes Eigenlicht


Aequorea victoria

Eigenlicht


Blaue Lumineszenz von Aequorin

in Ackerschmalwand nach Zugabe von Calcium

Aequorea victoria

Grünes Eigenlicht


Disco-Farben

Anregung UV

Disco-Farben

Abstrahlung Blau

Grün-fluoreszierendes Protein

Anregung Blau (Aequorin)

Grün-fluoreszierendes Protein

Abstrahlung Grün

Grün Fluoreszierendes Protein (GFP)

- Wandelt blaues Licht von Aequorin in grünes Licht

- Nebenprodukt bei der Aequorin Isolierung 1961

- Über 18 Jahre akkumuliert,1979 > 100 mg

- Chromophor ist Teil des Proteins

- Danach Verschwinden der Tiere in Friday Harbour, Washington State

- 1992 cloniert und in E. coli produziert

- 1994

Ziel-Gen Ziel-Gen GFP-Gen

Markierung eines Proteins durch

einen gebundenen Farbstoff ein fluoreszierendes Protein

Grün leuchtende Maus

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/guide/img/GreenMouseAdult.gif

Zahl der GFP-

Publikationen

Wikipedia

Mikroskopie eines Zellkerns

normal mit Superauflösung

Kernporen

Hüllmembran

Chromatin

1 µm

1 µm

Rhodopsin + Licht

meta-Rhodopsin

Transducin (100)

GMP (10.000)

Ca-Ionenstrom

(1.000.000)

Geißeln

Vakuole

Zellwand

Augenfleck

Zellkern

Chloroplast

Signal

Mitochondrium

Vesikel mit

Neurotransmitter

Synaptischer

Spalt

Kanäle für

Neurotrasmitter

Calcium

Kanal

Fusioniertes

Vesikel

http://en.wikipedia.org/wiki/Synaptic_vesicles

Watanabe et al., Nature, 2013

http://en.wikipedia.org/wiki/Optogenetics

Promoter Sensor-Gen

Promoter Sensor-Gen

+Virus-DNA

Virus-DNA

Infektion (unspezifisch)

Synthese des Sensors (Zelltyp-spezifisch)

Entscheidet über Zelltyp bei Synthese

Neuron A

N-B N-C

N-D

N-E

N-F

Umdrehen

?

??

?

?

Aktivierung Grünlicht

Inhibierung Blaulicht

!

http://www.youtube.com/watch?v=I64X7vHSHOE

Phytochrom

Phytochrome

Komplementäre chromatische Adaptation

Rotlicht Grünlicht

Fremyella diplosiphon,

angezogen im

Nur Phycocyanin,

kein Phycoerythrin

Wenig Phycocyanin,

viel Phycoerythrin

Regulation durch Phytochrom-ähnlichen Rezeptor, CcaS (P645 / P545)

Cyanobacteriochrom CcaS Umwandlung: Spektren

Hirose et al., PNAS 2008

Einschalten Ausschalten

eines Gens (ß-Galactoidase) durch

ein bakterielles Phytochrom

Ryu and Gomelsky, Synth. Biol. 2014

Eingang 1 Eingang 2 Eingang 3 Ausgang

Licht Sauerstoff Serin

Phosphorylierung Protein A

c-di-GMP

Phosphorylierung Protein B

Phosphorylierung Protein B

c-AMP

Modularer Aufbau von Sensorproteinen

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