Öffnen - eDiss - Georg-August-Universität Göttingen

Einleitung
Abbildung 8. Wirkungsweise des
Drosophila Transient Rezeptor Potential
Kanals A1 (dTrpA1).
Der temperatursensitive Kationenkanal
dTrpA1 ist ein 6-Transmembran-Protein,
dessen Domänen die Lipiddoppelschicht
durchziehen. Dieser Kanal ist bei 18°C
geschlossen, aber ab einer Temperatur von
27°C vollziehen die Domänen eine
Konformationsänderung, so dass Kationen
aus dem extrazellulären Raum in die Zelle
einströmen können und diese depolarisiert
wird. Abbildung modifiziert nach Montell,
(2005).
Eine weitere Strategie, um die neuronale Aktivität zu beeinflussen, wurde von Nagel et al.
(2003) beschrieben. Diese Strategie beruht auf der Charakterisierung des
Channelrhodopsin (CHR-1, CHR-2 und VChR-1) der Grünalgen Chlamydomonas
reinhardtii und Volvox carteri (Nagel et al., 2003; Zhang et al., 2008; Fiala et al., 2010).
Zur neuronalen Manipulation wird Channelrhodopsin2 (ChR-2) am geläufigsten
verwendet. Channelrhodopsine gehören zu den G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, wobei
ChR-2 ein nicht spezifischer Kationenkanal ist (Nagel et al., 2003). Das Protein ChR-2
bindet all-trans-Retinal (Fiala et al., 2010), ein durch Licht isomerisierbares Chromophor
(Nagel et al., 2003). Bei einer Belichtung von ca. 480nm wird das Licht durch das Retinal
absorbiert und zu 11-cis-Retinal isomerisiert, wodurch das Protein seine Konformation
ändert (Nagel et al., 2003). Die Konformationsänderung des Proteins verursacht das
Öffnen des Kanals (Nagel et al., 2003), wodurch Natrium und Calcium in die Zelle
einströmen und diese depolarisiert wird (Fiala et al., 2010). Nach kurzer Zeit relaxiert das
11-cis Retinal zurück zum all-trans-Retinal, wodurch der G-Protein-gekoppelte Rezeptor
geschlossen wird und somit der Ionenfluss unterbrochen wird (Nagel et al., 2003).
Channelrhodopsin2 eröffnet in der Optogenetik viele Möglichkeiten, die Funktion bzw.
Effekte von Neuronen zu studieren, da Zellen innerhalb von Millisekunden depolarisiert
werden können (Zhang et al., 2007). In Abbildung 9 ist die optogenetische Strategie zur
Manipulation von Neuronen dargestellt, modifiziert nach Fiala et al. (2010).
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