Der Sehvorgang in der Netzhaut unseres Auges beginnt in den Außensegmenten der Sehstäbchen und Sehzapfen. Die Außensegmente beherbergen alle Komponenten, die für die „Übersetzung“ eines Lichtreizes in ein biochemisches/biophysikalisches Signal (Sehkaskade) benötigt werden. Sehstäbchen besitzen typischerweise drei ungewöhnliche Glutamat-reiche Proteine, die sogenannten GARPs (glutamic acid-rich proteins): zwei lösliche Formen, GARP1 und GARP2, und die membranständige B1-Untereinheit des zyklisch-Nukleotid gesteuerten Ionenkanals (CNG-Kanal), die einen GARP’-Anteil an ihrem zytoplasmatischen N-Terminus trägt.
Die GARPs besitzen zwar eine niedrige Affinität für Kalzium-Ionen (Ca2+), sie können Ca2+ aber mit hoher Kapazität binden. Der GARP‘-Anteil des CNG-Kanals könnte damit als „molekulares Kabel“ dienen, das Ca2+ von Zelläußeren durch den Kanal zur Oberfläche der Diskmembran „leitet“ und dadurch die subzelluläre Ausbreitung der Ca2+-Signale kontrolliert. Wir vermuten deshalb, dass die GARPs zur Ca2+-abhängigen Adaptation der Sehstäbchen an Licht beitragen.
Man weiss, dass GARPs mit anderen Proteinen am Rand der Diskmembran interagieren. Eine Analyse der Aminosäuresequenz ergab, dass GARPs typische Merkmale „ungefalteter“ Proteine besitzen: Mit Hilfe biophysikalischer Techniken, darunter size-exclusion Chromatographie, dynamische Lichtstreuung (DLS), NMR- und CD-Spektroskopie, konnten wir bestätigen, dass GARPs tatsächlich größtenteils ungefaltet sind.
Analytische Ultrazentrifugation und chemische Vernetzungsreaktionen ergaben, dass GARPs in einem Monomer-Multimer-Gleichgewicht vorliegen. Die Ergebnisse lassen schließen, dass Funktion und strukturelle Unordnung der GARP-Proteine miteinander verknüpft sind. Möglicherweise dienen GARPs als flexible Abstandhalter oder Adapter, die den CNG-Kanal in der Plasmamembran mit dem Peripherin in der Diskmembran verbinden, sodass ein Stapel ringförmiger Proteinkomplexe entlang der Längsachse des Aussensegmentes entsteht. Die GARPs könnten so die strukturellen Voraussetzungen für die Wechselwirkung der Proteine schaffen, die am Rand der Disks an der Sehkaskade beteiligt sind.
Wir möchten die Proteinwechselwirkungen am Randbereich auf Einzelmolekülebene weitergehend mit Hilfe biochemischer/biophysikalischer Techniken wie beispielsweise Kyro-Elektronenmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und hochauflösender Transmissonselektronenmikroskopie (TEM) untersuchen.
Wobig, L., Wolfenstetter, T., Fechner, S., Bönigk, W., Körschen, H.G., Jikeli, J., Trötschel, C., Feederle, R., Kaupp, U.B., Seifert, R., and Berger, T.K. (2020). A family of hyperpolarization-activated channels selective for protons. Proc Acad Sci U S A, 202001214. 
Trötschel, C., Hamzeh, H., Alvarez, L., Pascal, R., Lavryk, F., Bönigk, W., Körschen, H.G., Müller, A., Poetsch, A., Rennhack, A., Gui, L.,
Nicastro, D., Strünker, T., Seifert, R., and Kaupp, U. B. (2019).
Absolute proteomic quantification reveals design principles of sperm flagellar chemosensation. EMBO J., e102723.
Raju, D.N., Hansen, J.N., Rassmann, S., Stüven, B., Jikeli, J.F., Strünker, T., Körschen, H.G., Möglich, A., Wachten, D. (2019) Cyclic Nucleotide-Specific Optogenetics Highlights Compartmentalization of the Sperm Flagellum into cAMP Microdomains. Cells 8, 648.
Stabel, R., Stüven, B., Hansen, J.N., Körschen, H.G., Wachten, D., Möglich, A. (2019) Revisiting and Redesigning Light-Activated Cyclic-Mononucleotide Phosphodiesterases. J Mol Biol, [Epub ahead of print 07/2019: In Press, Corrected Proof].
Woeste, M.A., Stern, S., Raju, D.N., Grahn, E., Dittmann, D., Gutbrod, K., Doermann, P., Hansen, J.N., Schonauer, S., Marx, C.E., et al. (2019). Species-specific differences in nonlysosomal glucosylceramidase GBA2 function underlie locomotor dysfunction arising from loss-of-function mutations. J Biol Chem 294, 3853-387
Windler, F., Bönigk, W., Körschen, H.G., Grahn, E., Strünker, T., Seifert, R. & Kaupp, U.B. (2018) "The solute carrier SLC9C1 is a Na+/H+-exchanger gated by an S4-type voltage-sensor and cyclic-nucleotide binding" Nature Communications 9, 2809
Schonauer, S., Körschen, H.G., Penno, A., Rennhack, A., Breiden, B., Sandhoff, K., Gutbrod, K., Dörmann, P., Raju, D.N., Haberkant, P., Gerl, M.J., Brügger, B., Zigdon, H., Vardi, A., Futerman, A.H., Wachten, D. (2017) Identification of a feedback loop involving beta-glucosidase 2 and its product sphingosine sheds light on the molecular mechanisms in Gaucher disease" J. Biol. Chem., M116.762831 
Schumacher, C.H., Körschen, H.G., Nicol, C., Gasser, C., Seifert, R., Schwarzel, M. & Moglich, A. (2016) "A Fluorometric Activity Assay for Light-Regulated Cyclic-Nucleotide-Monophosphate Actuators" Methods Mol. Biol. 1408, 93-105
Raju, D., Schonauer, S., Hamzeh, H., Flynn, K.C., Bradke, F., vom Dorp, K., Dörmann, P., Yildiz, Y., Trötschel, C., Poetsch, A., Breiden, B., Sandhoff, K., Körschen, H.G. & Wachten, D. (2015) "Accumulation of glucosylceramide in the absence of the Beta-Glucosidase GBA2 alters cytoskeletal dynamics" PLoS Genet 11, e1005063
Scheib, U., Stehfest, K., Gee, C.E., Körschen, H.G., Fudim, R., Oertner, T.G. & Hegemann, P. (2015) "The rhodopsin-guanylyl cyclase of the aquatic fungus Blastocladiella emersonii enables fast optical control of cGMP signaling" Sci. Sinal. 8, rs8
Pichlo, M., Bungert-Plümke, S., Weyand, I., Seifert, R., Bönigk, W., Strünker, T., Kashikar, N.D., Goodwin, N., Müller, A., Pelzer, P., Van, Q., Enderlein, J., Klemm, C., Krause, E., Trotschel, C., Poetsch, A., Kremmer, E. & Kaupp, U.B. (2014) "High density and ligand affinity confer ultrasensitive signal detection by a guanylyl cyclase chemoreceptor" J. Cell. Biol. 206, 541-557
Körschen, H.G., Yildiz, Y., Raju, D.N., Schonauer, S., Bönigk, W., Jansen, V., Kremmer, E., Kaupp, U.B. & Wachten, D. (2013) "The non-lysosomal beta-glucosidase GBA2 is a non-integral membrane-associated protein at the ER and Golgi" J. Biol. Chem. 288, 3381-3393
Haber-Pohlmeier, S., Abarca-Heidemann, K., Körschen, H.G., Dhiman, H.K., Heberle, J., Schwalbe, H., Klein-Seetharaman, J., Kaupp, U.B. & Pohlmeier, A. (2007) "Binding of Ca2+ to glutamic acid-rich polypeptides from the rod outer segment" Biophys. J.92, 3207-3214
Batra-Safferling, R., Abarca-Heidemann, K., Körschen, H.G., Tziatzios, C., Stoldt, M., Budyak, I., Willbold, D., Schwalbe, H., Klein-Seetharaman, J. & Kaupp, U.B. (2006)"Glutamic acid-rich proteins of rod photoreceptors are natively unfolded" J. Biol. Chem. 281,1449-1460
Saenz de Tejada, I., Angulo, J., Cuevas, P., Fernández, A., Moncada, I., Allona, A., Lledó, E., Körschen, H.G., Niewöhner, U., Haning, H., Pages, E. & Bischoff, E (2001)"The phosphodiesterase inhibitory selectivity and the in vitro and in vivo potency of the new PDE5 inhibitor vardenafil" Int. J. Impot. Res. 13, 282-290
Körschen, H.G., Beyermann, M., Müller, F., Heck, M., Vantler, M., Koch, K.W., Kellner, R., Wolfrum, U., Bode, C., Hofmann, K.P. & Kaupp, U.B. (1999) "Interaction of glutamic-acid-rich proteins with the cGMP signalling pathway in rod photoreceptors" Nature 400, 761-766
Weitz, D., Zoche, M., Müller, F., Beyermann, M., Körschen, H.G., Kaupp, U.B. & Koch, K.W. (1998) "Calmodulin controls the rod photoreceptor CNG channel through an unconventional binding site in the N-terminus of the b-subunit" EMBO J. 17, 2273-2284
Körschen, H.G., Illing, M., Seifert, R., Sesti, F., Williams, A., Gotzes, S., Colville, C., Müller, F., Dosé, A., Godde, M., Molday, L.,Kaupp, U.B. & Molday R.S. (1995) "A 240 kDa protein represents the complete beta subunit of the cyclic nucleotide-gated channel from rod photoreceptor" Neuron 15, 627-636