Entwicklung und Modifizierung von Chrimson für subzellul?re optogenetische Anwendungen

Das Ziel dieses Projektes ist die weitere Charakterisierung von Chrimson, dem Kanalrhodopsin mit der langwelligsten bisher bekannten Absorption (lmax=590nm) und hoher Protonenselektivit?t. Chrimson zeigt weite Gemeinsamkeiten sowohl mit Licht-getriebenen Protonenpumpen als auch mit anderen Kanalrhodopsin. Wir werden uns mit Hilfe biophysikalischer, biochemischer und theoretischer Methoden auf die für Kanalrhodopsine besonderen Module konzentrieren, wie der polaren Chromophorumgebung im Schiffbasenbereich, dem ?u?eren Tor (gate) und den Selektionsfiltern. Für ein grundlegendes Verst?ndnis werden wir Computermodelle entwickeln und analysieren, die uns helfen sollen, die experimentellen Befunde zu verstehen und strukturbasierte Mutanten zu entwickeln. Wir werden mit diesem Methodenarsenal neue noch weiter rot verschobene Varianten mit erh?hter Kationenselektivit?t und variabler Kinetik generieren. Aufgrund der gr??eren Transmission neuronalen Gewebes oberhalb 600 nm sind die generierten Varianten von gr??tem Interesse für die in vivo Anwendungen in den Neurowissenschaften. Weiterhin werden wir die bichromatischen Eigenschaften von Chrimson untersuchen und sie entweder reduzieren oder für eine bimodale Schaltbarkeit verst?rken. Wir werden Chrimson-Varianten mit langen ?ffnungszeiten und hoher Protonenleitf?higkeit für kompartimentelle Optogenetik einsetzen, um die Protonenbeladung synaptischer Vesikel und Lysosomen optisch zu kontrollieren und damit im Detail zu verstehen.