Regulation von Slo1 BKCa Kaliumkanälen durch CO

• Antragsteller: Professor Dr. Toshinori Hoshi
• Fachliche Zuordnung: Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 198096916

Kohlenmonoxid (CO) ist als giftiges Gas bekannt, welches allerdings auch in unserem eigenen Körper aus Häm synthetisiert wird. Es gibt zunehmende Hinweise darauf, dass CO als physiologischer Botenstoff wirkt. Unsere bisherigen gemeinsamen Arbeiten (P3 und P4) zeigten, dass CO den Ca2+-abhängigen Slo1 BKCa Kaliumkanal, welcher zahlreiche wichtige Funktionen wie die Steuerung der neuronalen und muskulären Erregbarkeit hat, aktiviert. Wir haben auch eine spezifische intrazelluläre Stelle im Kanalprotein identifiziert, welche an der funktionellen Interaktion mit CO beteiligt ist. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wollen wir nun drei der wichtigsten Wissenslücken beseitigen. Erstens, was sind die physiologischen Folgen der Aktivierung der Slo1 BKCa-Kanäle durch CO? Zweitens, welche Konformationsänderungen im Kanal werden durch HHDPs wie CO eingeleitet? Drittens, was ist die freie intrazelluläre Häm-Konzentration und wie ändert sich diese mit der Zeit? Zur Beurteilung der physiologischen Bedeutung verwenden wir Hippocampus-Neuronen isoliert von Wildtyp-Mäusen und solchen genetisch veränderten (knock-in) Mäusen, bei denen die CO-abhängige Aktivierung der Slo1 BKCa–Kanäle verändert wurde. Zur detaillierten Untersuchung von durch HHDPs wie CO induzierten Konformationsänderungen werden wir die intrazelluläre Domäne des Slo1-Proteins in Lösung einsetzen und die Konformationsdynamik über die Tryptophan-Fluoreszenz messen. Zur Abschätzung der freien intrazellulären Häm-Konzentration entwickeln wir einen Häm-Sensor basierend auf fluoreszierenden Proteinen; dieser Sensor wird sich für Live Cell Imaging eignen. Die erwarteten Forschungsergebnisse werden zu einem besseren Verständnis der HHDP-vermittelten Signalübertragung auf unterschiedlichen Organisationsebenen führen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1738: Häm und Häm-Abbauprodukte: Alternative Funktionen und Signalmechanismen
• Internationaler Bezug: USA