Structural studies on CNG channels

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Eine wichtige Klasse von Ionenkanälen, die in vielen Neuronen vorkommen, werden durch die zyklischen Nukleotide cAMP und cGMP gesteuert: cyclisch-nukleotid-gesteuerte (CNG) Kanäle und hyperpolarisations-aktivierte und cyclisch-nukleotid-gesteuerte (HCN) Kanäle. Die CNG-Kanäle werden durch Bindung von cAMP oder cGMP an eine Bindedomäne in der C-terminalen Region des Kanalproteins geöffnet, während die Membranspannug die Aktivität dieser Kanäle nur geringfügig beeinflusst. Im Gegensatz dazu sind die HCN-Kanäle sehr stark spannungsabhängig; sie werden durch Hyperpolarisation der Membran geöffnet, und dieses spannungsabhängige Schaltverhalten wird durch cAMP und cGMP direkt moduliert. Die HCN-Kanäle besitzen ebenfalls in ihrer C-terminalen Region eine cAMP/cGMP-Bindedomäne, die eng verwandt ist mit den entsprechenden Domänen in CNG-Kanälen. Die CNG-Kanäle sind aus mehreren unterschiedlichen Untereinheiten aufgebaut, die als A- und B-Untereinheiten bezeichnet werden. Man nimmt an, dass die CNG-Kanäle, wie die K+-Kanäle, als Tetramer vorliegen. Allerdings ist die Stöchiometrie und die Anordnung der Untereinheiten im Kanalkomplex nicht bekannt. Der vorliegende Antrag hat zum Ziel, verschiedene strukturelle Aspekte von CNG-Kanälen aufzuklären. Mit Hilfe der "single-particle" Elektronenmikroskopie soll die Zahl und Anordnung der verschiedenen Untereinheiten im heteromeren Kanalkomplex aufgeklärt werden. Mit Hilfe der Röntgenkristallographie sollen die Strukturen von zwei funktionell wichtigen Domänen - der cAMP/cGMP-Bindestelle und der Pore - aufgeklärt werden.