„Fremdartiges“ Rhodopsin

Rhodopsin ist ein Carotinoid-haltiges Protein in der Netzhaut des Auges, das Photonen „einfängt“ und den empfangenen elektrischen Reiz an den Sehnerv weitergibt. Das in einigen urtüm­lichen Archäen (keine Bakterien!) enthaltene Bacteriorhodopsin ist ähnlich gebaut; es liegt als Ionenkanal in der Membran und dient als Protonenpumpe für die ATP-Synthese. Diese Art der Energiegewinnung ist quasi ein Gegenstück zur grünen Photosynthese der Pflanzen (s. DAZ 2017, Nr. 5, S. 6). Nun haben Biochemiker in Jülich und Biophysiker in Frankfurt das in dem salzliebenden Archäon (Nanosalina sp.) vorkommende Xenorhodopsin NsXeR erforscht, das Photonen aus seiner Umgebung in sich hineinpumpt.

Da sich Nanosalina nur schlecht kultivieren lässt, haben die Forscher das NsXeR in verschiedenen anderen Zellen exprimiert – so in E. coli, in humanen embryonalen Leberzellen und Neuroblastomzellen und in Hippokampus-Neuronen von Ratten – und u. a. dessen pH-Wert-abhängige Aktivität (5 – 9) sowie Pumpleistung getestet. Pro Sekunde sind 160 Photozyklen, die die Aufnahme und Freisetzung eines einzelnen Photons umfassen, möglich. Bei einer Frequenz bis 40 Hertz (Neuronen „feuern“ mit maximal 60 Hz) verwertet NsXeR alle Photonen. Die Forscher sehen NsXeR als mögliche Alternative für das Channelrhodopsin 2 (ChR2), das ebenfalls opto­genetische Aktionspotenziale aufbaut und in Zukunft therapeutisch zum Einsatz kommen könnte (s. DAZ 2016, Nr. 39, S. 6). |