Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Optogenetik: Lichtschalter aktiviert zellulären Botenstoff

10.09.2015

Ein Licht empfindliches Protein aus einem Schimmelpilz erweitert den optogenetischen Baukasten. Das Protein setzt einen wichtigen Botenstoff frei und erlaubt somit, Signalkaskaden in der Zelle zu erforschen. Das berichten Frankfurter und Würzburger Forscher in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Communications.

Die Optogenetik ist ein noch junges Forschungsgebiet, das die neuro- und zellbiologische Forschungslandschaft weltweit revolutioniert hat. Sie verwendet natürliche oder maßgeschneiderte licht-empfindliche Proteine, um Nervenzellen mit bisher nicht gekannter Genauigkeit zeitlich und räumlich elektrodenfrei an- und abzuschalten.


Der optogenetisch modifizierte Fadenwurm C. elegans exprimiert in seinen Körperwandmuskeln das Protein CyclOp (rot) zusammen mit einem cGMP-aktivierten Ionenkanal (grün).

AK Gottschalk/Goethe-Universität

Grundlegend war im Jahr 2002 die Entdeckung des Licht-aktivierbaren Ionenkanals Channelrhodopsin in Algen. Frankfurter Wissenschaftlern um Prof. 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 Wissenschaftlern der Universität Würzburg hat Gottschalk den optogenetischen Baukasten jetzt um ein weiteres Werkzeug erweitert: Das Protein aus dem aquatischen Pilz Blastocladiella emersonii.

Wie die Arbeitsgruppe um Prof. Alexander Gottschalk in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichtet, bildet das vom dem im Wasser lebenden Schimmelpilz gebildete Protein CyclOp bei Belichtung den Botenstoff cGMP.

Dieser wichtige zelluläre Botenstoff ist am Sehprozess, an der Regulation des Blutdrucks, am induzierten Zelltod, aber auch an der Regulation der männlichen Erektion beteiligt. So führt das Präparat Viagra zu einem Anstieg des cGMP Niveaus in den Zellen.

Bringt man CyclOp in einen Organismus wie den Fadenwurm Caenorhabditis elegans ein, kann man Signalwege innerhalb der Zelle untersuchen. Die Optogenetik geht damit einen Schritt über die bisherige Forschung hinaus.

„Das Licht-aktivierte Enzym CyclOp hat hervorragende molekulare Eigenschaften, die es als wertvolle Erweiterung des optogenetischen Werkzeugkastens für die Zell- und Neurobiologen qualifizieren“, erklärt Prof. Gottschalk vom Institut für Molekulare Zellbiologie und Neurobiochemie an der Goethe-Universität.

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.

Publikation
S. Gao, J. Nagpal, M. Schneider, V. Kozjak-Pavlovic, G. Nagel, A., Gottschalk A. (2015) Optogenetic manipulation of cGMP in cells and animals by the tightly light-regulated guanylyl-cyclase opsin CyclOp. Nature Communications (8. September 2015), DOI: 10.1038/NCOMMS9046

http://www.nature.com/ncomms/index.html

Informationen: Prof. Alexander Gottschalk, Institut für Biochemie und Buchmann Institut für molekulare Lebenswissenschaften, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-42518, a.gottschalk@em.uni-frankfurt.de.

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 gegründet mit rein privaten Mitteln von freiheitlich orientierten Frankfurter Bürgerinnen und Bürgern fühlt sie sich als Bürgeruniversität bis heute dem Motto "Wissenschaft für die Gesellschaft" in Forschung und Lehre verpflichtet. Viele der Frauen und Männer der ersten Stunde waren jüdische Stifter. In den letzten 100 Jahren hat die Goethe-Universität Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Chemie, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Heute ist sie eine der zehn drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geisteswissenschaften."

Herausgeber: Die Präsidentin
Abteilung Marketing und Kommunikation,
60629 Frankfurt am Main
Redaktion: Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main Telefon (069) 798 – 1 24 98, Telefax (069) 798 – 763 12531, E-Mail hardy@pvw.uni-frankfurt.de
Internet: www.uni-frankfurt.de

Dr. Anne Hardy | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Evolution des Immunsystems auf der Spur
08.12.2016 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

nachricht Bakterien aus dem Blut «ziehen»
07.12.2016 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heimcomputer entdecken rekordverdächtiges Pulsar-Neutronenstern-System

08.12.2016 | Physik Astronomie

Siliziumsolarzelle des ISFH erzielt 25% Wirkungsgrad mit passivierenden POLO Kontakten

08.12.2016 | Energie und Elektrotechnik

Oberleitungs-LKW: Option für einen umweltverträglichen Güterverkehr?

08.12.2016 | Verkehr Logistik