Diversität Ca2+-sensitiver Signalwege in Stäbchen und Zapfen der Zebrafischretina

• Antragsteller: Professor Dr. Karl-Wilhelm Koch
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322057463

Effektive Phototransduktion in der Wirbeltierretina erfordert Rückkopplungsmechanismen, die es der Photorezeptorzelle ermöglichen, nach Belichtung weiterhin auf Licht zu antworten. Einige hierfür besonders wichtige Rückkopplungsschleifen werden durch Änderungen der cytoplasmatischen Calciumkonzentration getriggert oder kontrolliert, wodurch die Lichterregung gestoppt wird, die Zelle in den Dunkelzustand zurückkehrt und sich an unterschiedliche Lichtintensitäten der Umgebung anpassen kann. Ein wichtiger Schritt der Deaktivierung ist die Phosphorylierung von Rhodopsin und Zapfen-Opsinen durch spezifische G-Protein-gekoppelte Rezeptor-Kinasen (GRKs). Diese Enzyme phosphorylieren belichtetes Rhodopsin oder Zapfen-Opsine an deren entsprechenden C-Termini und werden calciumabhängig über Wechselwirkung mit dem Calcium-Sensor Recoverin reguliert. In der Zebrafischretina werden zwei Orthologe der Stäbchen-GRK1 und der Zapfen-GRK7, sowie vier Recoveringene exprimiert. Zebrafisch Recoverin-Isoformen antworten auf Änderungen der Calciumkonzentration mit unterschiedlicher Calciumbindung, unterschiedlichen Konformationsänderungen und Target-Interaktionen. Diese Befunde deuten an, dass Isoformen von Recoverin graduell auf Änderungen der Calciumkonzentration während der Belichtung reagieren können. Zusätzlich unterscheiden sich die Expressionslevel, die Kolokalisation mit den GRK-Targets und die Interaktionsmodi, was auf die Existenz unbekannter Bindungspartner hindeutet. Im beantragten Projekt sollen daher mögliche unbekannte Bindungspartner der Isoformen von Recoverin und insbesondere der Variante GRK7b identifiziert und charakterisiert werden. In diesem Zusammenhang soll die Hypothese getestet werden, ob GRK7b mit dem nicht-visuellem Opsin „Retinal G protein-coupled Receptor“ (RGR) interagiert und eventuell deren Photo-Isomerase-Aktivität kontrolliert. In einem dritten Forschungsansatz sollen die Aktivitäten von GRK-Formen mit Hilfe eines Fluoreszenz-basierten Assays gemessen werden, wobei die C-Termini der in der Zebrafischretina exprimierten Opsin-Formen als Substrate dienen. Damit ließe sich die Frage klären, ob Opsinkinasen spezifisch oder unspezifisch ihre Substrate phosphorylieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen