FAQ
© 2017 Staats- und Universitätsbibliothek
Hamburg, Carl von Ossietzky

Öffnungszeiten heute10.00 bis 24.00 Uhr alle Öffnungszeiten

Eingang zum Volltext in OPUS

Hinweis zum Urheberrecht

Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-87597
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2017/8759/


Modulation des humanen rekombinanten Ito-Kanals Kv4.3/KChIP2 durch die zytoplasmatische Ca2+-Konzentration

Modulation of the human recombinated Ito-channel Kv4.3/KChiP2 by the cytoplasmatic Ca2+-concentration

Groen, Christiane

Originalveröffentlichung: (2017) Modulation of human Kv4.3/KChIP2 channel inactivation kinetics by cytoplasmic Ca2+, Pflügers Archiv - European Journal of Physiology, 2017
pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (1.548 KB) 


SWD-Schlagwörter: Kaliumkanal , Elektrophysiologie , Calcium
Freie Schlagwörter (Deutsch): Kv4.3 , Ito , KChiP , Patch-Clamp
Freie Schlagwörter (Englisch): Kv4.3 , Ito , KChiP , patch-clamp
Basisklassifikation: 44.37
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Bähring, Robert (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.09.2017
Erstellungsjahr: 2017
Publikationsdatum: 16.10.2017
Kurzfassung auf Deutsch: Ziel dieser Arbeit war es, den Effekt einer variierenden zytoplasmatischen Ca2+-Konzentration auf den Kv4.3/KChIP2-Kanal zu untersuchen. Die elektro¬physio¬log-ischen Experimente mit intrazellulären Ca2+-Konzentrationen von null (BAPTA-AM und BAPTA) bis 50 µM zeigen eine Ca2+-abhängige Modulation der Kv4.3/ KChIP2-Inaktivierungskinetik. Die Ca2+-Konzentration hat vor allem einen Ein¬fluss auf die Erholung von der Inaktivierung. Durch Versuche mit Kv4.3/KChIP2-Komplexen, Kv4.3-Homotetrameren und Kv4.3-CaMKII-Site-Mutanten, sowie durch den Einsatz des CaMKII-Inhibitors KN-93 konnte gezeigt werden, dass dieser Ca2+-abhängige Effekt auf die Erholung von der Inakti¬v¬ierung über zwei verschiedene Mechanismen zustande kommt: Zum einem kommt es zu einer Beschleunigung der Recovery-Kinetik durch die Bindung von Ca2+ an die EF-Handmotive der KChIP-Proteine. Diese Beschleunigung wird jedoch durch einen stärkeren entgegengesetzten Effekt der CaMKII kompensiert. Die hohen intra-zellulären Ca2+-Konzentrationen bewirken eine Aktivierung der CaMKII, die wiederum den Kv4.3-Kanal phosphoryliert. Diese Phosphorylierung führt dazu, dass es in hohen Ca2+-Konzentrationen insgesamt zu einer Verlangsamung der Recovery-Kinetik kommt.
Experimente mit verschiedenen EF-Hand-Mutanten haben ergeben, dass die KChIP-abhängige Beschleunigung der Erholung von der Inaktivierung ins¬beson-dere durch Ca2+-Bindung an die EF-Handmotive 3 und 4 vermittelt wird. Das EF-Handmotiv 2 scheint dagegen für eine Modulation der Kv4.3-Stromkinetik nicht unbedingt nötig zu sein.
In vivo ist der Kv4.3/KChIP2-vermittelte Ito maßgeblich bei der Entstehung bedeut-samer Herzerkrankungen, wie Arrhythmien, Herzinsuffizienz und Herz¬hyper¬-trophie, involviert. Um hier neue Therapieansätze zu entwickeln ist eine Erforsch-ung der zugrundeliegenden Pathomechanismen erforderlich. Ein Ver¬ständnis der pathologischen Abläufe in Kardiomyozyten setzt wiederum detailliertes Wissen über die physiologische Funktion voraus. Diese Arbeit leistet durch die Unter-suchung von Ca2+-abhäng¬igen Regulationsmechanismen einen Beitrag auf dem Gebiet der Grund¬lagen¬forschung zur Funktionsweise von Ionenkanälen.
Kurzfassung auf Englisch: The main objective of the current thesis was to investigate the effect of varied cytoplasmic Ca2+-concentration on the Kv4.3 channels complexed with KChIP2. Macroscopic currents recorded in whole-cell-patch-clamp configuration with zero (BAPTA-AM and BAPTA) to 50 µM Ca2+ in the patch-pipette showed a Ca2+ dependent modulation of Kv4.3/KChIP2 channel inactivation. The Kv4.3/KChIP2 mediated current decay was faster, and the recovery of Kv4.3/KChIP2 channels from inactivation slower with 50 µM Ca2+ than with BAPTA (nominal Ca2+-free) in the patch-pipette. The Ca2+ dependences were further tested with Kv4.3wt and Kv4.3-CaMKII-site-mutants coexpressed with or without KChIP2wt, as well as in absence and presence of the CaMKII inhibitor KN-93. The experiments suggest two different mechanisms of Ca2+-dependent gating modulation: The recovery is accelerated due to binding of Ca2+ to KChIP2 EF-hands. This acceleration is compensated by a stronger opposite effect of CaMKII. CAMKII is activated in high Ca2+-concentrations which lead to a slower recovery by phosphorylation of Kv4.3.
Patch-clamp recordings of Kv4.3 channels coexpressed with specifically EF-hand-mutated KChIPs showed that the KChIP-dependent acceleration of inactivation is particularly mediated by EF-hand motifs 3 and 4. In contrast, the EF-hand motif 2 does not seem to be necessary for a modulation of the Kv4.3 inactivation.
In vivo, the transient outward current (Ito) is mediated by Kv4.3 in human cardiomyocytes. It is involved in the development of heart diseases such as arrhythmia, congestive heart failure and cardiac hypertrophy. In order to develop new therapeutic approaches detail knowledge of physiological as well as pathological processes is needed. Therefore this investigation of Ca2+-dependent regulation mechanisms of Kv4.3 complexed with KChIP2 makes an important contribution to the necessary basic scientific research on ion channels and channelopathies.

Zugriffsstatistik

keine Statistikdaten vorhanden
Legende