Strukturbasierte Untersuchung der Schaltmechanismen in Kir Kanälen

• Applicant: Professor Dr. Thomas Baukrowitz
• Subject Area: Anatomy and Physiology
• Term: from 2005 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5445544

Kir-Kanäle werden durch eine Vielzahl intrazellulärer Faktoren (ATP, pH, G-Proteine, Membranlipide) in ihrer Aktivität reguliert. Einige Regulationsmechanismen sind spezifisch für die bestimmte Kir-Kanalsubklassen (z. B. ATP-Inhibition für KATP-Kanäle) und andere ubiquitär (Aktivierung durch PIP2). Das Verständnis dieser Regulationsmechanismen ist zentral für die vielfältigen Funktionen der Kir-Kanäle und ihre Pathophysiologie. Die intrazellulären Faktoren binden an verschiedenen Stellen in den Kir-Kanalprot einen und führen entweder zum Öffnen (G-Proteine, PIP2) oder zum Schließen (ATP, Protonen, LC-CoA) der Kanalpore. Die molekularen Mechanismen dieser Schaltvorgänge sind weitgehend unbekannt und sollen hier untersucht werden. Einzelaspekte sind dabei die Charakterisierung der ATP-Bindungsstelle in Kir6.2 und die Bestimmung der Phosphoinositidkonzentrationen in exzidierten Patchen mit Hilfe fluoreszenzoptischer Methodik, der Mechanismus der Regulation der ATP-Empfindlichkeit durch Phosphoinositide und die Aufklärung der Schaltvorgänge des Lipid-Gatings in Kir-Kanälen. Diesen Einzelaspekten übergeordnet ist die Frage, ob die verschiedenen Regulationsfaktoren (ATP, pH, Lipide) eine universelle (evolutionär konzervierte) Schaltmaschinerie nutzen, die an dasselbe Gate in der Kanalpore gekoppelt ist oder unterscheidbare Schaltmechanismen existieren. Die strukturellen Veränderungen der Schaltvorgänge sollen durch klassische Mutagenese, SCAM (substituted-cysteine accessibility method) und fluoreszenzoptische Methodik, gepaart mit elektrophysiologischen Messungen, untersucht werden. Die dabei gewonnenen Informationen sollen in Zusammenarbeit mit der Strukturgruppe um Professor Mark Sansom (Laboratory of Molecular Biophysics, Oxford) genutzt werden, um Strukturmodelle für den geöffneten und die geschlossenen Zustände von Kir1.1 und anderen Kir-Kanälen zu entwickeln.

• DFG Programme: Research Grants