h. scheer 26.2 -...
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Vom Meeresleuchten zur Optogenetik
H. Scheer
26.2.14
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Google Earth
Nordostküste von
Australien mit dem
Großen Barriere-Riff
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Google Earth
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Google Earth
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Wikipedia
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Wikipedia
Clavelina moluccensis
(Manteltiere)
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Wikipedia
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Wikipedia
Chironex fleckeri
Seewespe
(Kastenqualle)
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Shimomura Nobelvortrag, 2006
Cypridina hingendorfii
(Krebs)
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Osamu Shimomura, Nobelvortrag, 2006 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2008/shimomura_lecture.pdf
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Luziferin (Lin)Luziferase (Lase)Sauerstoff (O2)
Lin:Lase Linox* Linox
Licht
Lin + Lase
O2
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Aequorea victoria
angeleuchtet
Nobelvortrag Shimomura
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Aequorea victoria
Grünes Eigenlicht
Nobelvortrag Shimomura
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Nobelvortrag Shimomura
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Aequorea victoria
Eigenlicht
Nobelvortrag Shimomura
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Blaue Lumineszenz von Aequorin
in Ackerschmalwand nach Zugabe von Calcium
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Aequorea victoria
Grünes Eigenlicht
Nobelvortrag Shimomura
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Disco-Farben
Anregung UV
Disco-Farben
Abstrahlung Blau
Grün-fluoreszierendes Protein
Anregung Blau (Aequorin)
Grün-fluoreszierendes Protein
Abstrahlung Grün
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Nobelvortrag Shimomura
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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
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Ziel-Gen Ziel-Gen GFP-Gen
Markierung eines Proteins durch
einen gebundenen Farbstoff ein fluoreszierendes Protein
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Grün leuchtende Maus
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/guide/img/GreenMouseAdult.gif
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Zahl der GFP-
Publikationen
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Wikipedia
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Wikipedia
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Mikroskopie eines Zellkerns
normal mit Superauflösung
Kernporen
Hüllmembran
Chromatin
1 µm
1 µm
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Rhodopsin + Licht
meta-Rhodopsin
Transducin (100)
GMP (10.000)
Ca-Ionenstrom
(1.000.000)
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Geißeln
Vakuole
Zellwand
Augenfleck
Zellkern
Chloroplast
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Signal
Mitochondrium
Vesikel mit
Neurotransmitter
Synaptischer
Spalt
Kanäle für
Neurotrasmitter
Calcium
Kanal
Fusioniertes
Vesikel
http://en.wikipedia.org/wiki/Synaptic_vesicles
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Watanabe et al., Nature, 2013
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http://en.wikipedia.org/wiki/Optogenetics
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Promoter Sensor-Gen
Promoter Sensor-Gen
+Virus-DNA
Virus-DNA
Infektion (unspezifisch)
Synthese des Sensors (Zelltyp-spezifisch)
Entscheidet über Zelltyp bei Synthese
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Neuron A
N-B N-C
N-D
N-E
N-F
Umdrehen
?
??
?
?
Aktivierung Grünlicht
Inhibierung Blaulicht
!
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http://www.youtube.com/watch?v=I64X7vHSHOE
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Phytochrom
Phytochrome
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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)
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Cyanobacteriochrom CcaS Umwandlung: Spektren
Hirose et al., PNAS 2008
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Einschalten Ausschalten
eines Gens (ß-Galactoidase) durch
ein bakterielles Phytochrom
Ryu and Gomelsky, Synth. Biol. 2014
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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