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Über dieses Buch

Optogenetische Methoden ermöglichen die gleichzeitige Manipulation mehrerer Prozesse in Zellen durch den Einsatz von Licht bei verschiedenen Wellenlängen. Da der Einsatz verschiedener Wellenlängen jedoch auch Nachteile mit sich bringt, zeigt Roman S. Iwasaki, wie mit monochromatischen Lichtpulsen zwei verschiedene Prozesse separat reguliert werden können, indem ausschließlich die Pulsfrequenz variiert wird. Konkret wird untersucht, wie durch zwei Blaulicht-sensitive Zwei-Komponenten-Systeme die Genexpression in E. coli reversibel induziert werden kann.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung
Licht ist als Informationsquelle für viele Organismen von großer Wichtigkeit und beeinflusst deren Physiologie und Verhalten. Zum Zwecke der Lichtdetektion exprimieren Lebewesen daher Proteine, welche als Photorezeptoren dienen. Diese Rezeptoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie auf reversible und räumlich-zeitlich präzise Weise auf Lichtsignale reagieren. Dies unterscheidet sie von Rezeptoren, welche chemische Substanzen detektieren und macht sie daher zu einem attraktiven Werkzeug für die Kontrolle von biologischen Prozessen in der Forschung, nicht zuletzt, weil die Applikation von Licht nicht-invasiv ist. Die Regulation von zellulären Prozessen durch genetisch kodierte Photorezeptoren wird Optogenetik genannt und bezog sich ursprünglich auf die Manipulation neuronaler Aktivität (Boyden, et al., 2005).
Roman S. Iwasaki

2. Material und Methoden

Ohne Zusammenfassung
Roman S. Iwasaki

3. Ergebnisse

Zusammenfassung
Das Ziel war, Photorezeptor-Mutanten zu generieren, welche sich in der Zerfallskinetik des Lichtzustandes hinreichend unterscheiden. LOV-Domänen, welche vergleichsweise langsam in den Dunkelzustand relaxieren, wären unter regelmäßigen Lichtpulsen größtenteils im Lichtzustand, wohingegen LOV-Domänen, welche schneller relaxieren unter geeigneten Lichtpulsen größtenteils im Dunkelzustand vorlägen. Dies würde eine selektive Aktivierung von LOV-Domänen über Lichtpulse ermöglichen. Zu diesem Zweck wurden die Mutanten YF1-V28T, YF1-V28L, YF1-V28I und LF1-L36V erzeugt. Die Homologe dieser Mutationen waren in anderen LOV-Domänen bereits untersucht worden. Mutationen des zu V28 homologen Valins in AsLOV2 (V416) hatten einen starken Einfluss auf die Zerfallsgeschwindigkeit des Photoaddukts (Kawano, et al., 2013) und wurden daher in YF1 untersucht.
Roman S. Iwasaki

4. Diskussion

Zusammenfassung
Verschiedene Genexpressions-Systeme wurden bereits unter die Kontrolle von Licht gestellt (Shimizu-Sato et al., 2002; Levskaya et al., 2005; Ohlendorf et al., 2012). Allerdings waren diese Studien auf die Induktion einzelner Promoter beschränkt. Tabor et al., (2011) demonstrierten zwar den Einsatz von mehrfarbigem Licht, um in einer Zelle zwei Promoter separat induzieren zu können, erreichten jedoch nur eine maximal 2.4fache Induktion der einzelnen Promoter und eine 2-50fache Induktion der Promoter relativ zueinander. Dies war unter anderem auf die überlappenden Aktionsspektren der eingesetzten Photorezeptoren zurückzuführen, wodurch es zur simultanen Aktivierung der zwei eingesetzten TCS kam.
Roman S. Iwasaki

Backmatter

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