Die frühe Entstehung der ionenleitenden Pore in Channelrhodopsin‐21. (23rd December 2014) - Kuhne, Jens; Eisenhauer, Kirstin; Ritter, Eglof; Hegemann, Peter; Gerwert, Klaus; Bartl, Franz
Abstract Kanalrhodopsine (Channelrhodopsins, ChRs) sind lichtgesteuerte Ionenkanäle, die zahlreiche Anwendungen in der Optogenetik finden. Sie ermöglichen die genaue Kontrolle neuronaler Aktivität durch Licht. Hier entwickeln wir auf der Basis zeitaufgelöster FTIR‐Spektroskopie ein Modell für die frühe Bildung der ionenleitenden Pore auf molekularer Ebene. Die Photo‐Isomerisierung des Retinal‐Chromophors führt zu einer Abwärtsbewegung der hochkonservierten Aminosäure E90; dies öffnet die Pore. Moleküldynamik(MD‐Simulationen zeigen das Eindringen von Wassermolekülen durch diese Öffnung in das hydrophobe Vestibül oberhalb der Pore. Dadurch kippt Helix 2, und der Kanal öffnet sich vollständig innerhalb von Millisekunden. Da E90 in ChRs hochkonserviert ist, könnte das hier vorgestellte "E90‐Helix2‐tilt(EHT)‐Modell" einen generellen Aktivierungsmechanismus darstellen. Es eröffnet einen neuen Ansatz für weitere mechanistische Studien sowie die Möglichkeit, den Kanal für spezifische Anwendungen maßzuschneidern.