Dynamik des Schaltverhaltens von Kaliumkanälen

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Drei wesentliche Eigenschaften zeichnen K+-Kanäle aus: i) sie vermitteln den selektiven Transport von Kaliumionen über die Zellmembran mit hohen Umsatzraten; ii) sie schalten zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand; iii) das Schaltverhalten kann durch externe Stimuli wie z.B.: durch H+, Ca2+, Liganden oder Änderungen des Membranpotentials reguliert werden. Durch die Kristallisation, insbesondere von bakteriellen K+ Kanälen wie KcsA und KvAP, konnten entscheidende Fortschritte im Verständnis der Struktur und Funktionsweise von K+-Kanälen gemacht werden. In ihrer bisherigen Zusammenarbeit haben die Antragsteller mit einer Kombination biochemischer, molekularbiologischer, elektrophysiologischer und strukturanalytischer Methoden mit Hilfe der Festkörper-NMR Spektroskopie das zur Verfügung stehende methodische Repertoire wesentlich erweitern und zum ersten Mal mit einer Toxinbindung verbundene Konformationsänderungen eines Toxin-K+-Kanalkomplexes aufklären können. Mit diesem methodischen Ansatz ist es nun möglich, grundlegende dynamische Aspekte der K+-Kanaleigenschaften und damit assoziierte Konformationsänderungen am Beispiel von zwei K+-Kanälen (KcsA-Kv1.3 und KvAP-Kv1.3) zu untersuchen. Die Ergebnisse sollen zu einem besseren Verständnis des Schaltverhaltens von K+-Kanälen, zur elektromechanischen Kopplung bei der Öffnung eines spannungsabhängigen K+-Kanals und des mit dem Öffnen verbundenen selektiven Transports von K+ Ionen über die Zellmembran beitragen.