Mithilfe eines Röntgenlasers hat eine Forschergruppe unter Leitung des Paul Scherrer Instituts (PSI) einen der schnellsten biologischen Prozesse aufgezeichnet und in einem molekularen Film enthüllt. Dieser zeigt, wie der Lichtsensor Retinal in einem Proteinmolekül aktiviert wird. Diese Reaktion kommt laut einer Mitteilung des PSI in zahlreichen Organismen vor. Sie steht etwa am Anfang des Sehprozesses bei Menschen und ermöglicht bestimmten Bakterien die Energiegewinnung durch Photosynthese.
Der aufgezeichnete Prozess geschieht innerhalb von 500 Femtosekunden. „Das ist ungefähr eine Billion Mal schneller als ein Wimpernschlag“, erklärt Jörg Standfuss vom PSI. Forscher haben es erstmals geschafft, in 20 Schnappschüssen festzuhalten, was dabei auf Ebene der Atome passiert. „So schnell und so genau hat noch niemand ein Retinalprotein gemessen. Das ist Weltrekord“, sagt Standfuss.
Für die Aufnahmen sind PSI-Forscher gemeinsam mit Kollegen aus Japan, Deutschland, Israel und Schweden nach Kalifornien gereist. Künftig können solche Filme aber auch im neu in Betrieb genommenen Röntgenlaser SwissFEL am PSI in Villigen realisiert werden. Forscher planen bereits, mit dem SwissFEL das Retinal im Rhodopsin im menschlichen Auge zu untersuchen. Ähnliche Retinalproteine können laut dem PSI auch künstlich in Nervenzellen eingebaut werden. Dadurch werde es möglich, Nervenzellen mit Licht gezielt zu aktivieren und deren Funktion zu erforschen. „Mit diesen Retinalproteinen kann man dann eine beliebige Region im Gehirn mit Hilfe von Licht aktivieren“, beschreibt Standfuss eines der Ziele des neuen Fachgebiets namens Optogenetik.
