FOR 526:  Blaulicht-sensitive Photorezeptoren

• Fachliche Zuordnung: Biologie
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5470629

Die Forschung an Licht-gesteuerten biologischen Prozessen hat in Deutschland eine lange Tradition. Dies beinhaltet grundlegende Experimente zur Photosynthese wie die fundamentalen Arbeiten von Otto Wahrburg, die Analyse ultraschneller Prozesse zur Ladungstrennung, erste Kristallstrukturen von Reaktionszentren und Lichtsammlerkomplexen sowie unzählige Beiträge zum Verständnis der Ladungstrennung. Deutsche Wissenschaftler haben zur Entdeckung und dem detaillierten Verständnis des Modellsystems Bakteriorhodopsin sowie des Sehfarbstoffes Rhodopsin beigetragen. Sie haben wichtige Beiträge zur Analyse photochemischer Prozesse der Phytochrome sowie Rhodopsin-vermittelter Signalprozesse geliefert.
Im Gegensatz dazu wurden die bisher bekannten Blaulichtrezeptoren von Cashmore (Cryptochrome), Briggs (Phototropin) und Gromelsky/Kaplan (Appa) in den USA entdeckt. Alle drei Prototypen von Photorezeptoren wurden bisher "in vivo" studiert, aber die Reaktionswege von der Lichtabsorption bis zum Erreichen des Signalzustandes (sowie die entsprechenden Inaktivierungsprozesse) sind noch weitgehend unbekannt.
Da die enge Kooperation zwischen Biologen, Spektroskopikern und Kristallographen bei der Aufklärung der Photosynthese sowie der Retinalproteine so erfolgreich war, schien es außerordentlich naheliegend, eine Forschergruppe zu gründen, die in der Lage ist, die elementaren Reaktionsmechanismen Flavin-basierter Photorezeptoren aufzuklären. Dies war besonders in Deutschland wünschenswert, wo seit vielen Jahren hervorragende Expertise in den Bereichen Proteinexpression, schnelle und ultraschnelle Spektroskopie, Infrarotspektroskopie sowie Strukturanalyse entwickelt wurde. Die Bündelung dieser Aktivitäten soll zu signifikanten Beiträgen zu diesem international hoch kompetitiven Forschungsfeld führen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Biochemical and spectroscopic characterization of blue light receptors with LOV and BLUF-domain-type chromophores from microalgae and purple bacteria (Antragstellerinnen / Antragsteller Hegemann, Peter ;  Schlichting, Ilme )
• Biochemical and spectroscopic characterization of three blue light receptors with LOV and BLUF-domain-type chromophores (Antragstellerin Schlichting, Ilme )
• Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy on Flavin Cofactors in Blue-Light Receptors (Antragsteller Bittl, Robert )
• Elucidation of the mechanism of blue-light reception by vibrational spectroscopy (Antragsteller Heberle, Joachim )
• Functional and structural characterization of bacterial blue-light sensitive photoreceptors (Antragsteller Gärtner, Wolfgang )
• Isolation of Drosophila and Mouse Cryptochromes for Structural, Biochemical and Spectroscopic Investigations (Antragstellerin Wolf, Eva )
• Simulation of the light-induced conformational dynamics in the AppA BLUF domain (Antragsteller Tavan, Paul )
• Structural and functional relationships of plant cryptochromes (Antragsteller Batschauer, Alfred )
• Time-resolved spectroscopic characterization of blue-light photo-receptors (Antragsteller Dick, Bernhard ;  Penzkofer, Alfons )
• Ultrafast time-resolved laser-spectroscopic characterization of flavins in blue-light photo-receptors (Antragsteller Penzkofer, Alfons )
• Zentralprojekt (Antragsteller Hegemann, Peter )

• Sprecher: Professor Dr. Peter Hegemann