Bedeutung der Ladung der extrazellulär lokalisierten Aminosäuren für die spannungsabhängige Aktivierung des Kaliumkanals

• Applicant: Professor Dr. Michael Madeja
• Subject Area: Anatomy and Physiology
• Term: from 1999 to 2002
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5156362

Spannungsgesteuerte Kaliumkanäle sind Membranproteine, die eine Leitfähigkeit für Kaliumionen in Abhängigkeit vom transmembranösen Potential der Zelle aufweisen. Der dazu benötigte Spannungssensor, der das transmembranöse Potential registriert und die Kanalöffnung initiiert, ist die als S4 bezeichnete, transmembranöse Region des Kanalproteins. Andere Molekülanteile müssen jedoch auch an der Spannungsmessung beteiligt sein, da verschiedene Kaliumkanaltypen bei identischer S4-Region unterschiedliche Potentialbereiche der Kanalaktivierung aufweisen. Die Arbeitshypothese des hier beantragten Projektes lautet, daß der Potentialbereich, in dem der spannungsgesteuerte Kaliumkanal aktiviert werden kann, durch die Ladung der extrazellulär lokalisierten Aminosäuren des Kanalmoleküls bestimmt wird. Die Arbeitshypothese soll anhand von fünf Ansätzen überprüft werden, indem die Spannungsabhängigkeit der Kanalaktivierung bzw. der bei der Spannungsmessung auftretenden Ladungsverschiebung der Kanalaktivierung bzw. der bei der Spannungsmessung auftretenden Ladungsverschiebung (Gating-Current) bei verschiedenen Typen von Wildtyp-Kaliumkanälen und mutierten Kanälen im Expressionssystem der Oozyten von Xenotypus laevis untersucht wird. Eine Bestätigung der Hypothese würde die zur Zeit gültigen Vorstellungen über den Spannungssensor des Kaliumkanals deutlich ändern und erweitern. Danach würde der Spannungssensor aus zwei Anteilen bestehen: zum einen aus dem S4-Segment, das den "Schalter" darstellt, der die Öffnung der Kanalpore auslöst, und zum anderen aus den geladenen Aminosäuren der extrazellulär lokalisierten Kanalanteile, die den "Arbeitsbereich des Schalters" festlegen.

• DFG Programme: Research Grants
• International Connection: Sweden
• Participating Person: Professor Dr. Peter Arhem