Hauptinhalt

Photorezeptoren - Vom Licht über Struktur zu Funktion

Photorezeptoren ermöglichen es allen Lebensformen, ihren Umweltzustand in Bezug auf Lichtqualität und -quantität und damit die Tageszeit oder ihren Standort im Boden, im Sediment, in der Wassersäule und, wenn infektiös, in befallenen Wirten zu überwachen. Wir untersuchen die chemischen Mechanismen von Photorezeptoren aus verschiedenen Mikroorganismen, indem wir Strukturbiologie mit biochemischen und biophysikalischen Techniken kombinieren. Eine Schlüsselfrage ist das Verständnis, wie ultraschnelle Photonenabsorption im sub-ps-Zeitbereich langsame Konformationsänderungen (µs-ms) auslöst und die nachgeschaltete Signalgebung beeinflusst. Basierend auf diesen Daten sind wir daran interessiert, Photorezeptoren für optogenetische Anwendungen, z.B. für den lichtinduzierten Proteinabbau oder die Biosynthese von Botenstoffen, neu zu entwickeln.

Derzeit werden diese Projekte im Rahmen des DFG-Schwerpunktes 1926 ("Novel Optogenetic Tools") und in Zusammenarbeit mit der Academia Sinica, Taiwan, und RIKEN, Japan, durchgeführt. Letzteres verwendet Röntgenlaser wie SACLA und SwissFEL für die zeitaufgelöste Untersuchung von Konformationsänderungen in Photolyasen und Kryptochromen. Seit 2017 koordinieren wir ein BMBF-Forschungskonsortium (MELICOMO), das die Implementierung optogenetischer Werkzeuge zur Kontrolle künstlicher Biosynthesewege in Hefen zum Ziel hat.