Strukturelle Grundlagen der Substraterkennung durch polyspezifische Transporter der SLC22-Familie

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Polyspezifische organische Kationentransporter der SLC22 Familie spielen eine Schlüsselrolle bei der Aufnahme, Ausscheidung und Gewebeverteilung kationischer Medikamente und endogener Substanzen. Das Verständnis, wie diese Transporter Kationen erkennen und transportieren ist eine wichtige Voraussetzung, wenn man Interaktionen von Arzneimitteln auf Transporterebene voraussagen oder neue kationische Medikamente mit optimierter Ausscheidung und Verteilung entwickeln möchte. In früheren Untersuchungen haben wir die Transporteigenschaften des zuerst klonierten und bisher am besten untersuchten organischen Kationentransporters rOct1 (OCT1 aus der Ratte) eingehend funktionell charakterisiert. Dabei haben wir eine niederaffine Kationenbindungsregion in der Tiefe der je nach Konformationszustand von rOct1 nach außen oder innen geöffneten Substratbindungsspalte identifiziert und kartiert, mit der die Modellkationen MPP+, TEA+ und TBuA+ interagieren. Außerdem haben wir gezeigt, dass rOct1 zusätzlich hochaffine Bindungsstellen für diese drei Kationen enthält, und dass die Interaktion von organischen Kationen mit diesen hochaffinen Stellen zur Halbierung der Transportaktivität führen kann. Im beantragten Forschungsvorhaben möchten wir die hochaffinen Kationenbindungsstellen mit Hilfe von Bindungsmessungen durch Thermophorese und „voltage-clamp“ Fluorometrie genauer charakterisieren und sie mit Hilfe von modellgestützter Mutagenese in der Bindungstasche lokalisieren. Wir möchten klären, ob die hoch- und niederaffinen Bindungsstellen teilweise von identischen Aminosäuren begrenzt werden. Zur endgültigen Aufklärung der molekularen Vorgänge beim Transport werden Kristallstrukturen von rOct1 oder anderen Transportern aus der SLC22 Familie benötigt. Wir möchten deshalb unsere Versuche, rOat1 zu kristallisieren fortsetzen und auch versuchen, rOct1 zu kristallisieren.