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Mechanism of Enzyme Rhodopsin Activation

Projektbeschreibung

DEENESFRITPL

Licht für die Kontrolle von Zellen nutzen

Die Optogenetik ist eine revolutionäre Technologie, die eine präzise Aktivierung und Überwachung der biologischen Funktionen von Neuronen oder anderen Zelltypen ermöglicht, die so verändert wurden, dass sie auf Licht reagieren. Mit dieser experimentellen Methode werden lichtaktivierte Proteine in Zellen eingebracht, was die präzise Charakterisierung und Manipulation von Zellfunktionen ermöglicht. Zellen mit moderaten oder niedrigen Lichtintensitäten zu deaktivieren, bleibt jedoch eine Herausforderung. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts MERA wird Rhodopsin-Guanylyl-Zyklase untersucht, ein neuartiger sensorischer Photorezeptor, der im Pilz Blastocladiella emersonii vorkommt. Ziel des Projektteams ist es, Rhodopsin-Guanylyl-Zyklase umfassend zu erforschen und ihr volles Potenzial zu erschließen, um den Weg für vielfältige Anwendungen in der Optogenetik und anderen Forschungsbereichen zu ebnen.

Ziel

"Channelrhodopsin, which was discovered and described as a light-gated ion channel in my laboratory, has revolutionized the field of neuroscience over the past decade by enabling researchers to specifically activate selected neurons in a large ensemble of neuronal cells with short light flashes, a technology we now call ""Optogenetics."" However, though highly desirable, the inactivation of specific cells using moderate or low light intensities is not yet possible. The recently discovered rhodopsin-guanylyl-cyclase (RhGC) of the fungus Blastocladiella emersonii offers an elegant solution to this problem. Moreover, RhGC is a totally novel and uncharacterized sensory photoreceptor, and the first member of an enzyme rhodopsin family that urgently awaits in-depth characterization. Accordingly, the goal of the “mechanism of enzyme rhodopsin activation” (MERA) proposal is to obtain a comprehensive understanding of this novel photoreceptor, and to determine its functionality for broad application in optogenetics and other research fields. The MERA project is subdivided into four objectives. The first objective is the characterization and engineering of RhGC in cell lines and neurons as well as coexpression of RhGC with a cGMP-gated K+ channel to develop a ""Light-Hypopolarizer"" for cell inactivation. The second objective is to understand the dynamics of RhGC using a variety of biophysical technologies including time resolved UV-vis, FTIR, and Raman and EPR spectroscopy. A third objective is the generation of crystals for X-ray crystallography and the development of a three dimensional RhGC model. The fourth and final objective is the computer-aided conversion of RhGC into a rhodopsin-phosphodiesterase (RhPDE) for down-regulation of the second messenger cGMP and/or cAMP using light. The ultimate outcome will be a detailed understanding of a novel class of sensory photoreceptors with new perspectives for broad optogenetic applications."

Wissenschaftliches Gebiet

Programm/Programme

Thema/Themen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

ERC-2015-AdG

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Finanzierungsplan

ERC-ADG - Advanced Grant

Gastgebende Einrichtung

HUMBOLDT-UNIVERSITAET ZU BERLIN
Netto-EU-Beitrag
€ 2 398 750,00
Adresse
UNTER DEN LINDEN 6
10117 Berlin
Deutschland

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Region
Berlin Berlin Berlin
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 2 398 750,00

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Letzte Aktualisierung: 28 Dezember 2022

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