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Vom Meeresleuchten zur Optogenetik
H. Scheer
26.2.14
Google Earth
Nordostküste von
Australien mit dem
Großen Barriere-Riff
Google Earth
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
Nobelvortrag Shimomura
Nobelvortrag Shimomura
Aequorea victoria
Eigenlicht
Nobelvortrag Shimomura
Blaue Lumineszenz von Aequorin
in Ackerschmalwand nach Zugabe von Calcium
Aequorea victoria
Grünes Eigenlicht
Nobelvortrag Shimomura
Disco-Farben
Anregung UV
Disco-Farben
Abstrahlung Blau
Grün-fluoreszierendes Protein
Anregung Blau (Aequorin)
Grün-fluoreszierendes Protein
Abstrahlung Grün
Nobelvortrag Shimomura
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
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