Medizinische Fakul­tät OWL

Blaues Licht steuert eine Vielzahl von Prozessen und wird durch spezielle Proteine, die Blaulichtrezeptoren, wahrgenommen. So wird der Tagesrhythmus des Menschen (der circadiane Rhythmus) durch Blaulichtrezeptoren mit der Licht/Dunkel-Abfolge synchronisiert. Die innere Uhr im SCN wird durch einen Blaulichtrezeptor als Zeitgeber eingestellt und diese Information an die in den meisten Geweben vorhandenen autonomen Uhren weitergeleitet. Mutationen in Uhrengenen sind mit einer Tumorbildung assoziiert und eine Unterbrechung der inneren Uhr führt im Maus-Modell unter anderem zu Hyperglykämie und einem Autoimmunphänotyp.

Wir untersuchen insbesondere die Struktur und die grundlegende Funktionsweise des Cryptochrom, welches als zentraler Bestandteil der inneren Uhr im Menschen aktiv ist und als Blaulichtrezeptor in Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen dient. Über den Flavin-Kofaktor des Cryptochrom können wir das Protein durch den Einsatz von Lichtpulsen zeitlich präzise ansteuern. Wir verfolgen dann die Schritte der Aktivierung von Nanosekunden bis Stunden unter Einsatz der Schwingungsspektroskopie und der elektronischen Spektroskopie.

Blaulichtrezeptoren wie das Cryptochrom, die LOV-Proteine oder die BLUF-Proteine werden als Werkzeuge in der Optogenetik eingesetzt, um physiologische Prozesse künstlich lichtabhängig zu machen. Insbesondere werden diese Werkzeuge in der Neurobiologie und Neurophysiologie verwendet, um gesunde und pathologische Prozesse im Gehirn zu verfolgen. Wir klären die Funktionsweisen dieser Rezeptoren auf, was neben der natürlichen Funktion für die Entwicklung und Anwendung als Werkzeuge essentiell ist.

Weiterhin entwickeln wir neue Methoden und diagnostische Werkzeuge für die Untersuchung von Proteinen in H₂O, in lebenden Zellen und in humanen Zelllinien. Der Einsatz von modernen, leistungsstarken Quantenkaskadenlasern als Infrarotlichtquelle erlaubt es uns, neue Anwendungsgebiete zu erschließen.

Weitere Informationen zu unseren derzeitigen Projekten und zu unseren Methoden finden Sie auf der Forschungsseite.