Enzymatische Vitamin A2-Produktion ermöglicht rotverschobene Optogenetik

Die gängigen optogenetischen Aktoren reagieren auf blaues und grünes Licht, aber die Aktivierung mit rotem Licht würde eine bessere Gewebepenetration und weniger Phototoxizität ermöglichen. Cyp27c1 ist ein kürzlich deorphanisiertes Enzym, das Vitamin A1, den Chromophor in den Photorezeptoren, in Vitamin A2 umwandelt und dadurch deren spektrale Empfindlichkeit für das Sehen im nahen Infrarot bei einigen Wassertieren rot verschiebt. In diesem Projekt untersuchten wir die Fähigkeit von Cyp27c1- erzeugtem Vitamin A2, eine Verschiebung der spektralen Empfindlichkeit der beiden optogenetischen Proteine Channelrhodopsin und seiner rotverschobenen Version ReaChR zu bewirken, indem wir Photoströme bei verschiedenen Wellenlängen mit der Patch-Clamp-Technik in HEK293-Zellen maßen. Da die Inkubation mit Vitamin A2 keine realistische Option für In-vivo-Anwendungen ist und die Expression von Cyp27c1 zu einer ähnlichen, sogar etwas besseren Rotverschiebung der spektralen Empfindlichkeit führt, schlagen wir die Koexpression dieses Enzyms als eine neuartige Strategie vor, die die rotverschobene Optogenetik in vivo ergänzt.