Signalwege im Gehirn gezielt steuern

Signalwege im Gehirn gezielt steuern

08.04.2016
© RUB, Kramer
Dennis Eickelbeck und Katharina Spoida entwickeln optogenetische Werkzeuge an der Ruhr-Universität Bochum.

Blau an, gelb aus: Mit Licht unterschiedlicher Farbe können Forscher Signalwege im Gehirn aktivieren oder deaktivieren.

Proteine aus dem Auge

Ein RUB-Team hat sich lichtsensitive Proteine aus Nervenzellen des Auges zunutze gemacht, um damit gezielt Signalwege in den Zellen des Gehirns anzuschalten. Und zwar mit hoher zeitlicher Präzision.

Diese lichtempfindlichen Proteine, Melanopsine genannt, regulieren normalerweise bei Säugetieren die Tag-Nacht-Rhythmik. Je nachdem welches Melanopsin die Wissenschaftler verwendeten, konnten sie die Signalwege kurzzeitig oder dauerhaft aktivieren.

Unterschiedliche Reaktion auf blaues Licht

Denn Melanopsine von Mäusen und Menschen reagieren unterschiedlich auf Lichtstimulation. Kurze blaue Lichtpulse schalten das Maus-Melanopsin dauerhaft an, das menschliche Melanopsin aber nur kurzzeitig. Beide Proteine lassen sich durch gelbes Licht wieder abschalten.

Ihre Ergebnisse berichten Dr. Katharina Spoida, Dennis Eickelbeck, Prof. Dr. Stefan Herlitze und Dr. Olivia Masseck vom Lehrstuhl für Allgemeine Zoologie und Neurobiologie gemeinsam mit Kollegen in der Zeitschrift „Current Biology“.

Das Fazit des Teams: Melanopsine eignen sich hervorragend als Grundlage für optogenetische Werkzeuge. In der Optogenetik koppeln Forscher lichtempfindliche Proteine durch genetische Manipulation an andere Proteine und erzeugen so zum Beispiel Nervenzellrezeptoren, die sich mit Licht steuern lassen.

Originalveröffentlichung

Spoida et al. (2016): Melanopsin variants as intrinsic optogenetic on and off switches for transient versus sustained activation of G Protein pathways, Current Biology, DOI: 10.1016/j.cub.2016.03.007

 

Redaktion: Julia Weiler