Emeritus Gruppe Prof. Dr. Ernst Bamberg
Funktionsanalyse elektrogener Membranproteine
Der Forschungsschwerpunkt der Emeritusgruppe liegt auf der Funktionsanalyse elektrogener Membranproteine. Transporter, Ionenpumpen sowie Ionenkanäle werden derzeit untersucht. Es werden elektrische, elektrophysiologische und spektroskopische Methoden angewendet.
Das methodische Spektrum wird durch Ansätze zur Proteinreinigung und Molekularbiologie vervollständigt, um eine detaillierte Ansicht des Transports durch die Membran zu erhalten. Kinetische Methoden werden angewendet, um den Transport und die Konformationsdynamik der Proteine in situ und in vitro zu untersuchen.
Das Hauptthema ist die Funktions- und Strukturanalyse von mikrobiellen Rhodopsinen, die als optogenetische Werkzeuge verwendet werden können. Der bekannteste Akteur innerhalb dieser Proteinklasse ist Channelrhodopsin 2 (ChR2). ChR2 wurde von uns als der erste lichtgesteuerte Kanal beschrieben, der zu einem lang ersehnten Werkzeug in der Neurobiologie wurde, da seine Insertion in elektrisch erregbare Zellen (Neuronen, Muskelzellen) die Depolarisation und damit die Aktivierung der Zellen bewirkt. Die Expression von ChR2 zusammen mit lichtaktivierten Rhodopsin-ähnlichen hyperpolarisierenden Ionenpumpen ermöglicht die multimodale Kontrolle von Zellen in Kultur sowie in lebenden Tieren einfach durch Licht mit hoher räumlich-zeitlicher Auflösung auf minimal invasive Weise. ChR2 und unsere neu entwickelten Analoga werden weltweit für die neurobiologische Grundlagenforschung, für biomedizinische Anwendungen und für die Wirkstoffforschung eingesetzt.