Ist Cryptochrom 4 der gesuchte Kompass in der Netzhaut von Zugvögeln?

Transiente EPR Spektroskopie im Institut für Physikalische Chemie

In zwei großen internationalen Studien konnten jetzt Forschende zeigen, dass Cryptochrom 4 (CRY4) in der Netzhaut von Zugvögeln ein sehr geeigneter Kandidat ist, die Funktion eines lichtinduzierten magnetischen Kompasses innezuhaben.

Sabine Richert, Tarek Al Said, Lennard Kruppa, Erik Schleicher und Stefan Weber am Institut für Physikalische Chemie der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg konnten innerhalb dieser Studien mittels verschiedener Methoden der Elektronenspinresonanz (trEPR und OOP-ESEEM) und Simulationen an Wildtyp ErCRY4 und ClCRY4 sowie an geeigneten Mutanten die an der Redoxkette beteiligten aromatischen Aminosäure-Reste und auch den finalen Elektronendonor identifizieren. Sie konnten das Spin-gekoppelte Radikalpaar in vitro charakterisieren und zeigen, dass dessen Eigenschaften, wie die Lebensdauer oder der Abstand der Radikale, die Voraussetzungen erfüllen, um als magnetischer Kompass zu fungieren.

Das Forscherteam hofft in Zukunft auch in vivo zeigen zu können, dass CRY4 der magnetische Kompass ist, der besonders Zugvögeln, die nachts fliegen, ein sicheres Navigieren ermöglicht.

Originalpublikationen:

J. Xu, L.E. Jarocha, T. Zollitsch, M. Konowalczyk, K.B. Henbest, S. Richert, M.J. Golesworthy, J. Schmidt, V. Déjean, D.J.C. Sowood, M. Bassetto, J. Luo, J.R. Walton, J. Fleming, Y. Wei, T.L. Pitcher, G. Moise, M. Herrmann, H. Yin, H. Wu, R. Bartölke, S.J. Käsehagen, S. Horst, G. Dautaj, P.D.F. Murton, A.S. Gehrckens, Y. Chelliah, J.S. Takahashi, K.-W. Koch, S. Weber, I.A. Solov'yov, C. Xie, S.R. Mackenzie, C.R. Timmel, H. Mouritsen, P.J. Hore

Magnetic sensitivity of cryptochrome 4 from a migratory songbird.

Nature 594, 535–540 (2021).

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03618-9

T. Hochstoeger, T. Al Said, D. Maestre, F. Walter, A. Vilceanu, M. Pedron, T.D. Cushion, W. Snider, S. Nimpf, G.C. Nordmann, L. Landler, N. Edelman, L. Kruppa, G. Dürnberger, K. Mechtler, S. Schuechner, E. Ogris, E.P. Malkemper, S. Weber, E. Schleicher, D.A. Keays

The biophysical, molecular, and anatomical landscape of pigeon CRY4: A candidate light-based quantal magnetosensor

Science Advances 6 (2020) Art.No. eabb9110 (13 pages)

https://doi.org/10.1126/sciadv.abb9110

Kontakt:

Dr. Sabine Richert

Institut für Physikalische Chemie

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Telefon: +49 761 / 203-6207

Email: sabine.richert@physchem.uni-freiburg.de

Prof. Dr. Erik Schleicher

Institut für Physikalische Chemie

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg