Zelluläre Protonen-Pufferung: Räumlich-zeitliche Dynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Joachim W. Deitmer
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 155896687

Freie Protonen sind chemisch die aktivsten Ionen in Zellen und Geweben. Die gesamte Konzentration von Protonen in Zellen liegt im 10-2 M (millimolar) Bereich, aber wegen der starken Pufferung, liegen freie Protonen im 10-8 M (nanomolar) Bereich vor. Daher beträgt das Verhältnis von gebundenen zu freien Protonen bis zu 10+6. Säure-/Basen-gekoppelte Membrantransporter und Carboanhydrase-Aktivität können H+-Transienten sowohl intra- wie extrazellulär beeinflussen; sehr wenig ist jedoch über die Bedeutung von H+/HCO3- Transport über Zellmembranen und die zelluläre Verteilung von Carboanhydrasen für H+ Transienten und H+-Pufferung bekannt. Insbesondere die Wege für Bikarbonat über die Zellmembran, entweder als geladenes Anion oder als in CO2 umgewandeltes inertes Gas, mit und ohne intra- und extrazellulare Carboanhydrase-Aktivität, spielen eine große Rolle für die H+ Homöostase. Ein Schlüssel zum Verständnis des effektiven CO2/HCO3- Puffersystems liegt darin, die Rolle von H+- und HCO3- -Flüssen, die Verteilung des H+ Puffers im Cytosol sowie die Rolle von Carboanhydrasen einzeln aufzuschlüsseln. Wir haben das Ziel, die Dynamik und lokalen Änderungen der H+ Pufferkapazität, die das Ausmaß von H+-Transienten in Zellen und Geweben bestimmen, zu analysieren und wollen versuchen, räumlilch-zeitliche Protonentransienten und -pufferung mit mathematischen Methoden zu modellieren. Die Ergebnisse sind wichtig, um die lokale und globale Wirkung von pH in Zellen, z.B. für Genexpression, metabolische Aktivität, zelluläre Signale, Zellproliferation und Tumorwachstum, zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen