TY  - THES
A1  - Audretsch, Christof
T1  - Analysing Quorum Sensing and Biofilm formation in Staphylococcus aureus
T1  - Untersuchungen des Quorum-Sensing und der Biofilm-Bildung in Staphylokokkus aureus
N2  - Staphylococcus aureus (SA) causes nosocomial infections including life threatening sepsis by multi-resistant strains (MRSA). It has the ability to form biofilms to protect it from the host immune system and from anti staphylococcal drugs. Biofilm and planctonic life style is regulated by a complex Quorum-Sensing (QS) system with agr as a central regulator. To study biofilm formation and QS mechanisms in SA a Boolean network was build (94 nodes, 184 edges) including two different component systems such as agr, sae and arl. Important proteins such as Sar, Rot and SigB were included as further nodes in the model. System analysis showed there are only two stable states biofilm forming versus planctonic with clearly different subnetworks turned on. Validation according to gene expression data confirmed this. Network consistency was tested first according to previous knowledge and literature. Furthermore, the predicted node activity of different in silico knock-out strains agreed well with corresponding micro array experiments and data sets. Additional validation included the expression of further nodes (Northern blots) and biofilm production compared in different knock-out strains in biofilm adherence assays. The model faithfully reproduces the behaviour of QS signalling mutants. The integrated model allows also prediction of various other network mutations and is supported by experimental data from different strains. Furthermore, the well connected hub proteins elucidate how integration of different inputs is achieved by the QS network. For in silico as well as in vitro experiments it was found that the sae-locus is also a central modulator of biofilm production. Sae knock-out strains showed stronger biofilms. Wild type phenotype was rescued by sae complementation. To elucidate the way in which sae takes influence on biofilm formation the network was used and Venn-diagrams were made, revealing nodes regulated by sae and changed in biofilms. In these Venn-diagrams nucleases and extracellular proteins were found to be promising nodes. The network revealed DNAse to be of great importance. Therefore qualitatively the DNAse amount, produced by different SA mutants was measured, it was tried to dissolve biofilms with according amounts of DNAse and the concentration of nucleic acids, proteins and polysaccharides were measured in biofilms of different SA mutants.
With its thorough validation the network model provides a powerful tool to study QS and biofilm formation in SA, including successful predictions for different knock-out mutant behaviour, QS signalling and biofilm formation. This includes implications for the behaviour of MRSA strains and mutants. Key regulatory mutation combinations (agr–, sae–, sae–/agr–, sigB+, sigB+/sae–) were directly tested in the model but also in experiments. High connectivity was a good guide to identify master regulators, whose detailed behaviour was studied both in vitro and in the model. Together, both lines of evidence support in particular a refined regulatory role for sae and agr with involvement in biofilm repression and/or SA dissemination. With examination of the composition of different mutant biofilms as well as with the examination of the reaction cascade that connects sae to the biofilm forming ability of SA and also by postulating that nucleases might play an important role in that, first steps were taken in proving and explaining regulatory links leading from sae to biofilms. Furthermore differences in biofilms of different mutant SA strains were found leading us in perspective towards a new understanding of biofilms including knowledge how to better regulate, fight and use its different properties.
N2  - Staphylococcus aureus (SA) ist Auslöser nosocomialer Infektionen, darunter auch die, durch multiresistente Stämme (MRSA) verursachte, lebensbedrohliche Sepsis. Er hat die Fähigkeit Biofilme zu bilden, um sich vor dem Immunsystem des Wirtes und vor Antibiotika zu schützen. Biofilm und planktonische Lebensweise werden durch ein komplexes Quorum-Sensing (QS) System mit agr als zentralem Regulator gesteuert. Um die Biofilm Bildung und QS Mechanismen in SA zu untersuchen, wurde ein Boole´sches Netzwerk erstellt (94 Knoten, 184 Kanten) das verschiedene Zwei-Komponenten-Systeme wie agr, sae und arl mit einschließt. Wichtige Proteine wie Sar, Rot und SigB wurden als weitere Knoten im Modell eingefügt. Die Systemanalyse zeigte, dass es nur zwei stabile Zustände gibt, Biofilm bildend versus planktonisch, in denen deutlich unterschiedliche Subnetzwerke angeschaltet sind. Überprüfungen anhand von Gen-Expressions-Daten bestätigten dies. Die Netzwerkstabilität wurde zuerst an Hand von bestehendem Wissen und Literatur getestet. Zudem stimmte die vorhergesagte Aktivität der Knoten in verschiedenen in silico Knock-out Stämmen sehr gut mit den zugehörigen Micro-array Experimenten und Daten überein. Zusätzliche Validierungen schlossen die Expression weiterer Knoten (Northern Blots) und die Biofilm Produktion, verglichen durch Biofilm adherence assays, in verschiedenen Knock-out Stämmen mit ein. Das Modell spiegelt zuverlässig das Verhalten von QS-Signal Mutanten wieder. Das integrierte Modell erlaubt auch Vorhersagen von diversen anderen Netzwerk Mutationen und wird durch experimentelle Daten unterschiedlicher Stämme gestützt. Außerdem zeigen die gut vernetzten Hubproteine im Detail auf, wie die Verarbeitung unterschiedlicher Eingangssignale durch das QS-Netzwerk erreicht wird. Sowohl für in silico als auch für in vitro Experimente konnte gezeigt werden, dass der sae-Locus auch einen zentralen Modulator der Biofilm Produktion darstellt, sae Knock-out Stämme zeigten stärkere Biofilme. Der Wildtyp Phänotyp wurde durch sae Komplementierung wiederhergestellt. Um die Art und Weise, mit der sae Einfluss auf die Biofilm Bildung nimmt, aufzuklären wurde das Netzwerk genutzt und Venn-Diagramme angefertigt, welche Knoten aufzeigten, die durch sae reguliert- und in Biofilmen verändert sind. In den Venn-Diagrammen wurden Nucleasen und extrazelluläre Proteine als vielversprechende Knoten gefunden. Das Netzwerk zeigte, dass DNAse von großer Bedeutung ist. Deswegen wurde qualitativ die, durch unterschiedliche SA Mutanten produzierte, DNAse-Menge gemessen, es wurde versucht den Biofilm mit vergleichbaren DNAse-Mengen aufzulösen und die Konzentration von Nukleinsäuren, Proteinen und Polysacchariden wurde in Biofilmen unterschiedlicher SA Mutanten gemessen.
Aufgrund seiner sorgfältigen Überprüfung stellt das Netzwerk-Modell ein mächtiges Werkzeug zur Untersuchung von QS und Biofilm Bildung in SA dar, erfolgreiche Vorhersagen über das Verhalten unterschiedlicher Knock-out Mutanten, QS Signale und Biofilm Bildung eingeschlossen. Dies beinhaltet Prognosen für das Verhalten von MRSA Stämmen und Mutanten. Zentrale regulatorische Mutationskombinationen (agr–, sae–, sae–/agr–, sigB+, sigB+/sae–) wurden direkt im Model aber auch in Experimenten getestet. Hohe Konektivität war ein guter Anhaltspunkt, um Hauptregulatoren zu identifizieren, deren Verhalten in vitro und im Modell untersucht wurde. Zusammen unterstützen beide Beweisführungen im Besonderen eine präzise regulatorische Rolle von sae und agr in Bezug auf Biofilm Unterdrückung und/oder SA Ausbreitung. Mit der Untersuchung der Zusammensetzung von Biofilmen unterschiedlicher Mutanten, ebenso wie mit der Untersuchung der Reaktionskaskade die sae mit der Biofilm Bildungsfähigkeit von SA verbindet und auch dem Überprüfen der Annahme, dass Nukleasen eine bedeutende Rolle hierin spielen könnten, wurden erste Schritte unternommen, um regulatoische Interaktionen zwischen sae und Biofilmen zu belegen und zu untersuchen. Des Weiteren wurden Unterschiede in Biofilmen verschiedener mutierter SA Stämme gefunden, die uns voraussichtlich zu einem neuem Verständnis von Biofilmen und damit zu Wissen führen, wie ihre Eigenschaften reguliert, bekämpft und genutzt werden können.
KW  - Staphylococcus aureus
KW  - Biofilm
KW  - Simulation
KW  - Staphylococcus aureus
KW  - Quorum-Sensing
KW  - Simulation
KW  - Biofilm
KW  - sae
KW  - agr
KW  - sar
KW  - DNAse
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-92189
ER  - 
TY  - THES
A1  - Batram, Christopher
T1  - Die Kontrolle der monoallelen Expression, antigenen Variation und Entwicklung in Trypanosoma brucei
T1  - The control of monoallelic expression, antigenic variation and development of Trypanosoma brucei
N2  - Die ausschließliche Expression von nur einem Gen aus einer großen Genfamilie ist ein weit verbreitetes Phänomen, das als monoallele Expression bezeichnet wird. In dem Blutparasiten Trypanosoma brucei stellt die Expression eines einzigen variablen Oberflächenglykoproteins (VSG) aus einem Repertoire von über 1000 verschiedenen Genen die Grundlage für die Immunevasion dar. Durch einen periodischen Wechsel der VSG Expression (Antigene Variation) bleibt der Parasit vom Immunsystem des Wirtes unerkannt. Die VSG Gene werden aus telomerischen Blutstromform Expressionsstellen (BES) transkribiert, von denen nur eine zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiv ist. Die Kontrolle der monoallelen VSG Expression ist somit einer der wichtigsten Virulenzfaktoren von T. brucei.   
Ziel dieser Arbeit war es, die Vorgänge eines transkriptionellen Wechsels zwischen zwei BESs zu beschreiben. Das Ausschalten des aktiven VSGs durch RNA-Interferenz hatte zuvor gezeigt, dass dies nicht zu einer erhöhten Wechselrate führt. Es wurde daher untersucht, welche Auswirkungen das Anschalten einer zweiten BES auf die monoallele Expression hat. Da es bisher keine Möglichkeit gibt, eine inaktive BES gezielt zu aktivieren, wurde ein artifizielles System gewählt, das die gezielte induzierbare Expression eines Gens ermöglicht. Die BESs unterscheiden sich in der Anzahl und Zusammensetzung der Expressionsstellen-assoziierte-Gene (ESAGs), jedoch besitzt jede BES ein telomernahes VSG. Somit wird, bei einer BES Aktivierung, in jedem Fall ein neues VSG exprimiert. Durch die induzierbare Expression eines zweiten VSGs wurde so das Anschalten einer neuen BES simuliert. Mithilfe dieses Systems konnte gezeigt werden, dass das VSG selbst für die Kontrolle der monoallelen Expression verantwortlich ist. Die ektopische Überexpression eines zweiten VSGs führte zu einer graduellen Inaktivierung der BES. Infolge dessen verlangsamte sich der Zellzyklus und die Zellen verblieben bis zu fünf Tage in einem ruhenden Zustand. Genauere Analysen dieses Zustandes zeigten, dass es sich hierbei um ein bisher unbekanntes, reversibles Zwischenstadium zwischen proliferierenden sogenannten Long Slender und arretierten sogenannten Short Stumpy Formen handelt. Die Ergebnisse dieser Arbeit führten zu einem neuen Modell, das die Kontrolle der monoallelen VSG Expression mit der Entwicklung der Trypanosomen mechanistisch verbindet.
N2  - The exclusive expression of only one gene from a gene family is a common phenomenon, known as monoallelic expression. The blood parasite Trypanosoma brucei evades the host immune system by expressing only one variant surface glycoprotein (VSG) from a repertoire of hundreds of different VSG genes. By periodically switching VSG expression (antigenic variation) the parasites evade the host antibody response. The VSG genes are transcribed from specialized telomeric bloodstream form expression sites (BESs), of which only one is active at any given time. Thus, monoallelic VSG expression is one of T. brucei's most important virulence factors.
The aim of this work was to describe the processes occuring while transcription switches from one BES to another. The depletion of the active VSG by RNA interference (RNAi) was shown previously to have no effect on switching frequency. It was therefore investigated here, which influence the activation of a new BES would have on monoallelic expression. So far, it has not been possible to specifically activate a silent BES. Therefore, an artificial system was chosen which allows for inducible expression of a particular gene. The BESs differ in number and composition of expression site associated genes (ESAGs), but all contain a telomeric VSG gene. Thus, activation of a new BES will inevitably lead to expression of a second VSG. To simulate - in the most straightforward manner - the activation of a new BES, a second VSG was inducibly expressed. Using this system, it was shown that the VSG itself controls its own monoallelic expression. The ectopic overexpression of a second VSG led to a gradual inactivation of the BES. This, in turn, led to a prolonged cell division cycle and the cells remained in a dormant stage for up to 5 days. Further analyzes of this stage revealed a new, reversible intermediate stage between proliferating long slender and arrested short stumpy forms. The results of this work led to a new model that mechanistically links the control of monoallelic VSG expression and development in trypanosomes.
KW  - Trypanosoma brucei
KW  - VSG
KW  - antigene Variation
KW  - monoallele Expression
KW  - Genexpression
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-90037
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TY  - THES
A1  - Stegmann, Martin
T1  - Identification of PUB22 Targets and Functional Characterization in PAMP-Triggered Immunity
T1  - Identifizierung von PUB22 Zielproteinen und deren funktionelle Charakterisierung in der PAMP-vermittelten Immunantwort
N2  - The three closely related PUB proteins PUB22, PUB23 and PUB24 were described as important regulators for PTI signaling and plant immunity. To find cellular targets regulated by the action of the PUB triplet we performed a yeast two-hybrid screen to identify candidate target proteins of PUB22. We could identify Exo70B2 as a target protein of PUB22, which is ubiquitinated by the E3-ubiquitin ligase and consequently degraded in response to flg22 perception. The importance of Exo70B2 for immunity was shown by reverse genetics, demonstrating that exo70B2 mutants are impaired in PTI signaling and plant immunity. 
Exo70B2 is one of 23 homologs of the yeast Exo70p in Arabidopsis thaliana, which is a subunit of an octameric protein complex, termed the exocyst. The exocyst complex is required for the tethering of post-Golgi vesicles to specific target membranes and thus an important component of intracellular vesicle trafficking. The elucidated function of Exo70B2 and its requirement for PTI signaling is a novel finding and similar functions had not yet been described for the exocyst complex or subunits thereof in plants. Additional target proteins of PUB22 are also predicted to be involved in vesicle trafficking processes, suggesting that PUB22 has specialized to regulate trafficking protein complexes required for PTI signaling. 
Furthermore, the presented work suggests a mechanism for the regulation of Exo70B2 ubiquitination by PUB22. PUB22 was shown to be intrinsically instable due to its autocatalytic ubiquitination activity. Flg22 treatment induced the rapid post-translational stabilization of PUB22. This potentially enables the ligase to efficiently interact with Exo70B2, resulting in its polyubiquitination and 26S-proteasome-dependent turnover.
N2  - Die drei E3-Ubiquitin-Ligasen vom Pflanzen U-box Typ (PUB), PUB22, PUB23 und PUB24, wurden als wichtige Regulatoren der Pathogen-assozierten Molekülmuster (PAMP)-vermittelten Signaltransduktion und der damit verbundenen pflanzlichen Immunantwort beschrieben. Es wurde ein Hefe Zwei-Hybridscreen mit PUB22 durchgeführt, um die zellulären Vorgänge besser zu verstehen, welche durch die drei PUB Proteine reguliert werden. Mit Hilfe des Screens konnte Exo70B2 als ein Zielprotein von PUB22 identifiziert werden. Exo70B2 wird von PUB22 ubiquitiniert und nach Erkennung von flg22 durch das 26S-Proteasom abgebaut. In weiterführenden Experimenten konnte die Bedeutung von Exo70B2 für die pflanzliche Abwehrreaktion gezeigt werden. Mutanten von exo70B2 zeigten verminderte PAMP-vermittelte Signaltransduktion und eine beeinträchtigte Immunreaktion. 
Exo70B2 ist eines von 23 Arabidopsis Homologen des Exo70p Proteins aus Hefe. Exo70p ist eine Untereinheit des oktameren Exozystkomplexes, welcher für das Andocken von post-Golgi Vesikeln an spezifischen Zielmembranen benötigt wird. Der Exozystkomplex stellt demnach eine wichtige Komponente des intrazellulären Vesikeltransports dar. Die aufgeklärte Funktion von Exo70B2 und seine Bedeutung für die PAMP-vermittelte Signaltransduktion wurde bisher noch nicht für den Exozystkomplex oder einzelner seiner Untereinheiten im pflanzlichen System beschrieben. Demnach tragen die Ergebnisse dieser Arbeit zur Erkenntnis neuer Funktionen des Exozystkomplexes der Pflanze bei. Zusätzliche Zielproteine von PUB22 werden ebenfalls mit der Beteiligung an intrazellulären Vesikeltransportprozessen in Verbindung gebracht. Dies legt die Vermutung nahe, dass sich PUB22 auf die Regulation von Vesikeltransportprozessen spezialisiert hat, die für die PAMP-vermittelte Signalübertragung benötigt werden. 
Des Weiteren schlagen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit einen Regulationsmechanismus für die PUB22-vermittelte Exo70B2-Ubiquitinierung vor. Es konnte gezeigt werden, dass PUB22 intrinsisch instabil ist, was auf seine autokatalytische Ubiquitinierungsaktivität zurückzuführen ist. Nach Behandlung mit flg22 konnte eine rapide posttranslationale Stabilisierung von PUB22 beobachtet werden. Dies erlaubt möglicherweise die Interaktion mit Exo70B2, was zur Polyubiquitinierung und zum 26S-Proteasom-vermittelten Abbau des Zielproteins führt.
KW  - Ubiquitinligase
KW  - Exozytose
KW  - PTI signalling
KW  - vesicle trafficking
KW  - plant immunity
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-92061
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ullrich, Sybille
T1  - Biochemische und biophysikalische Analyse der strukturellen Integrität von Channelrhodopsin 2 und dessen Mutanten
T1  - Biochemical and biophysical analysis of the structural integrity of Channelrhodopsin 2 and its mutants
N2  - Channelrhodopsin 2 (ChR2) aus dem Augenfleck von C. rheinhardtii gehört zur Gruppe der mikrobiellen Rhodopsine (Typ1-Rhodopsine). ChR2 besteht aus einem extrazellulär gelegenen N-Terminus, 7 Transmembranhelices und einem zytosolisch gelegenen C-Terminus. Der lichtreaktive Bestandteil (Chromophor) all-trans-Retinal ist via Schiff´ Base kovalent an ein Lysinrest der siebten Transmembranhelix gebunden. Bei Applikation von Blaulicht isomerisiert all-trans- zu 13-cis-Retinal, was in einer Konformationsänderung und dem Öffnen des Kanals resultiert. Abhängig vom elektrochemischen Gradienten können ein- und zweiwertige Kationen in die Zelle ein- oder aus der Zelle herausströmen. 
Eine retinalabhängige Stabilität konnte bereits für Bakteriorhodopsin (BR) bestätigt werden (Booth, Farooq et al. 1996, Turner, Chittiboyina et al. 2009, Curnow and Booth 2010), bezüglich ChR2 waren bisher nur wenige Daten verfügbar (Hegemann, Gartner et al. 1991, Lawson, Zacks et al. 1991). Die heterologe Expression von wildtypischem und modifiziertem ChR2 in Oozyten von X. laevis erlaubte einen detaillierteren Einblick in die retinalabhängige Stabilität und pH-abhängige Dunkelleitfähigkeit von Guanidinium.
Wildtypisches Chop2 zeigte bei Zugabe von Retinal zum Inkubationsmedium, direkt nach RNA-Injektion, Stromamplituden im µA-Bereich und deutliche Fluoreszenzintensitäten. Ausschließlich endogen vorhandenes Retinal hatte verminderten Fluoreszenzen und Stromamplituden zur Folge, was auf ein geringes Vorhandensein von Chop2-Proteinen in der Plasmamembran hindeutete. Da die Inkubation über Nacht in retinalsupplementierter Lösung nur eine minimale Erhöhung des resultierenden Stromes erbrachte, deuten die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse stark auf eine verminderte Stabilität des Proteins bei fehlender Bindung des Kofaktors Retinal.
Das Einfügen einer aromatischen Aminosäure (Y/F/W) an Position 159 führte zu einer, von der Retinalsupplementation unabhängigen, in beiden Ansätzen gleichwertigen Expressionsstärke. Diese äusserte sich in äquivalenten Fluoreszenzintensitäten. Die erhaltenen Stromamplituden wiesen eine starke Differenz auf: ohne Zugabe zusätzlichen Chromophors lag die Stromstärke bei nur wenigen Nanoampere, die bei Inkubation in einer retinalhaltigen Lösung über Nacht auf das Niveau von retinalsupplementierten Oozyten anstieg. Des Weiteren konnte die Zunahme der Stromamplitude innerhalb von 15 Minuten beobachtet werden, wenn die vermessenen Oozyten mit einer retinalhaltigen Lösung perfundiert wurden. Zusammengefasst weisen die Ergebnisse auf eine Stabilisierung des aromatisch substituierten Proteins hin. Bei der von Berndt et al. (2011) beschriebenen Mutante T159C konnten diese Eigenschaften nicht nachgewiesen werden. 

Die Modifikation der Retinalbindestelle (K257) in Verbindung mit einer aromatischen Substitution an Position 159 resultierte in deutlichen Fluoreszenzintensitäten, unabhängig von der Retinalverfügbarkeit bei, in beiden Fällen, fehlenden lichtaktivierten Strömen. Diese und die gleichwertigen Bandenstärken des Proteinimmunoblots von aromatisch substituierten ChR2-Varianten unterstützen die Hypothese der retinalunabhängigen Stabilität zusätzlich. 

Die Ergebnisse legen, im Falle von Chop2-WT, eine Degradation des Apoproteins nahe. Bei Einfügen einer aromatischen AS an Position 159 ist das Apoprotein davor geschützt (siehe Abb. 75). Infolge der strukturellen Similarität, dem Vorhandensein delokalisierter π-Elektronen und der räumlichen Größe der aromatischen AS ist eine strukturelle Veränderung des Apoproteins denkbar, die eine Degradation aufgrund von nunmehr unzugänglichen Ubiquitinierungsstellen verhindert. 
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass sich bei fehlender Bindung des Kofaktors Wassermoleküle in der Nähe der Bindetasche befinden, welche von umliegenden Aminosäuren (u.a. T159, D156) unter großem Energieaufwand koordiniert werden und die strukturelle Integrität bis hin zur Degradation beeinträchtigen können. Dies könnte durch eine Erhöhung der Hydrophobizität bei Einfügen einer aromatischen Aminosäure verhindert werden.
Bei Substitutionen durch eine aromatische AS (Y/W/F) an Position 159 zeigte sich ein weiteres, bisher nicht beschriebenes, Charakteristikum. Bei Perfusion der Oozyten mit einer guanidiniumhaltigen Lösung, konnten in Abhängigkeit des pH-Wertes ohne die Applikation von Licht Stöme im µA Bereich aufgezeichnet werden. Die Größe der Stromamplitude korreliert hierbei mit dem Anstieg des pH-Wertes und der Konzentration an Guanidiniumionen der perfundierten Lösung und kann durch das Hinzufügen von 1mM Lanthan reversibel geblockt werden. Des Weiteren konnten die vorgenommenen Messungen die Ergebnisse der retinalabhängigen Degradation verifizieren, da der Einstrom von Gua+ sowohl bei retinalsupplementierter Inkubation, als auch bei ausschließlich endogen vorhandenem Retinal zu beobachten war. Des Weiteren zeigte auch die Doppelmutante T159Y/K257R trotz ihres Unvermögens Retinal zu binden, die beschriebenen lichtunabhängigen Ströme.
Die Ergebnisse bei Substitution durch Phenylalanin (F) stellen eine Abweichung des Musters dar. Bei Inkubation von T159F-injizierten Zellen bei ausschließlich endogen vorhandenem Retinal konnte eine stark erhöhte Guanidiniumleitfähigkeit festgestellt werden, diese kam jedoch bei retinalsupplementierter Inkubation nicht zum Tragen. Dies könnte ein Hinweis auf eine sterische Hinderung durch das gebundene Chromophor sein, die bei den Substitutionen durch Tyrosin und Tryptophan, möglicherweise durch unterschiedliche chemische Eigenschaften der AS, nicht auftreten.  

Die hervorgerufene pH-Abhängigkeit kann in zwei möglichen Ursachen begründet liegen:
•	Vorhandensein einer (de)protonierbaren Gruppe wie Histidin, Arginin oder Lysin, die als pH-Sensor dienen könnte
•	Deprotonierung der Schiff´ Base durch Guandininium

Das Vorhandensein eines pH-Sensors konnte durch die vorgenommenen Modifikationen von H114, R115, R120 und H249 nicht bestätigt werden.

Bei Substitution von K257 (in Verbindung mit T159Y) zu Arginin (R) konnte weiterhin ein pH-abhängiger Gua+-Dunkelstrom festgestellt werden. Die Modifikation zu Alanin (A) oder Glutamin (Q) hingegen resultierte im Ausbleiben der Ströme. Der Austausch einer basischen zu einer neutralen Gruppe ohne protonierbaren Rest deutet auf die Beteiligung der Schiff´ Base bzw. der Aminosäure an Position 257 am Mechanismus der Dunkelleitfähigkeit hin.
N2  - Channelrhodopsin 2 (ChR2) from the eyespot of C. rheinhardtii belongs to the group of microbial-type rhodopsins (Type1-rhodopsins). It consists of an extracellular N-terminus, seven transmembranehelices and a cytosolic C-terminus. The light-reactive element (Chromophor) all-trans-retinal is covalently bound to a lysine of the seventh transmembrane helix via Schiff´ Base. The isomerisation from all-trans- to 13-cis-Retinal after illumination leads to a conformational change within the protein, resulting in the opening of the channel and thereby in an in- or efflux of mono- and divalent cations, depending on the electrochemical gradient. 
For bacteriorhodopsin (BR) a retinal dependent stability could be confirmed (Booth, Farooq et al. 1996, Turner, Chittiboyina et al. 2009, Curnow and Booth 2010), concerning ChR2 only limited data is available (Hegemann, Gartner et al. 1991, Lawson, Zacks et al. 1991). Heterologous expression of wildtype (WT) and mutant ChR2 in the oocytes of X. laevis revealed a more detailed insight into retinal dependent stability and pH-dependent conductance of guanidinium without the application of light. ...
KW  - Elektrophysiologie
KW  - Channelrhodopsin 2
KW  - Rhodopsin
KW  - Induzierte Mutation
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-92006
ER  -