Mechanosensitive Kanäle kleiner Leitfähigkeit: Minimale Anforderungen für Struktur und Funktion

• Antragstellerin: Professorin Dr. Bettina Böttcher
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538122946

Mechanosensitive Kanäle sind die molekulare Grundlage vieler wichtiger biologischer Prozesse. Eine Funktion ist die Stressreaktion auf einen hypoosmotischen Schock, die für einzellige Organismen mit direktem Kontakt zur Umgebung überlebenswichtig ist. Einer dieser Kanäle ist der mechanosensitive Kanal mit geringer Leitfähigkeit von Escherichia coli (EcMscS). Er ist das am besten charakterisierte Mitglied der größten und vielfältigsten Familie mechanosensitiver Kanäle. EcMscS wird als mechanistisches Herzstück angesehen, da die meisten anderen Mitglieder der Familie größer sind und zusätzliche N-terminale oder C-terminale Erweiterungen haben. Hier wollen wir die seltenen Beispiele von MscS-ähnlichen Kanälen untersuchen, die kleiner als EcMscS sind. Wir haben drei Exemplare aus verschiedenen Domänen des Lebens ausgewählt: Ein Kanal kommt aus der Archaea Candidatus woesearchaeota archaeon (CwMscS), einer aus dem Bakterium, Francisella tularensis (FtMscS) und ein weiterer aus der Protazoe Trypanosomas cruzi (TcMscS),. Diesen drei Kanälen fehlen entweder N-terminale Bereich, die zur Spannungsmessung beitragen, oder eine charakteristische Vestibül-Domäne, die für Stabilität und Selektivität sorgt, oder beides. Wir wollen wissen, welche funktionalen und strukturellen Auswirkungen diese Minimierung hat. Um diese Frage zu beantworten, werden wir, die molekularen Strukturen der drei kleineren MscS-ähnlichen Kanäle mittels Elektronenkryomikroskopie und Bildverarbeitung bestimmen und die funktionalen Eigenschaften elektrophysiologisch quantifizieren. Wir erwarten wesentliche mechanistische Grundlagen einer uralten, biomolekularen Maschine zu enthüllen, die in allen Domänen des Lebens verbreitet ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen