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Hamburg, Carl von Ossietzky

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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-26073
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2005/2607/


Elektrophysiologische Charakterisierung von Trypthophan-Mutanten im Porenmodul des humanen KCNQ1- Kaliumkanals

Born, Roman

pdf-Format:
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Freie Schlagwörter (Deutsch): KCNQ1 , Kalium-Kanal , Trypthophan-Scan , Porenmodul ,
Freie Schlagwörter (Englisch): Potassiumchannel , KCNQ1 , human , Trypthophan-Scan
Basisklassifikation: 44.33
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Pongs, Olaf (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 24.08.2005
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 14.09.2005
Kurzfassung auf Deutsch: In dieser Arbeit wurde eine Tryptophan-Mutanten-Scanning-Analyse als Werkzeug benutzt, um Protein-Protein- und Protein-Lipid-Interaktion für die Aminosäuren der äußeren Hülle des KCNQ1-Porenmoduls zu untersuchen. Im Sequenzvergleich mit den Sequenzen von Shaker- und KcsA-Kalium-Kanälen wurden 37 Aminosäuren identifiziert, die die Hülle des Porenmoduls von KCNQ1 bilden. Diese Aminosäuren wurden dann zu Tryptophan mutiert und die Mutanten in Xenopus laevis-Oozyten exprimiert. Ströme wurden mittels der Zwei-Elektroden-Spannungs-Klemm-Technik gemessen. Für die Auswertung der Daten wurde das Öffnen des Kanals vereinfacht als ein einziger Schritt zwischen Offen- und Geschlossen-Zustand betrachtet. Die GV-Analyse der funktionell exprimierenden Kanäle zeigten alle einen s-förmigen Verlauf, der sich mit einer Boltzmann-Funktion mit zwei Stadien in guter Annäherung beschreiben lies. Als Parameter der spannungsabhängigen Aktivierung wurden V1/2- und z-Wert bestimmt und damit energetische Störungen der Aktivierung gegenüber dem KCNQ1-Wildtyp-Kanal berechnet ([delta][delta]G0).
Es zeigte sich, dass der verwendete Tryptophan-Scan eine gute Methode darstellt, um funktionelle Regionen im KCNQ1-Kalium-Kanal auszumachen, die das Gating auf verschiedene Weise beeinflussen. Die spannungsabhängige Aktivierung des Kanals wurde besonders ausgeprägt im Bereich des „Bundel crossing“ im unteren Drittel der S6-Transmembranhelix gestört, was in guter Übereinstimmung mit Ergebnissen ähnlicher Untersuchungen mit dem Shaker-Kalium-Kanal ist (Li-Smerin et al., 2000; Yifrach et al., 2002).
Dicht unterhalb der Pore zeigte sich eine zweite funktionell wichtige Region in der vier Mutanten KCNQ1-untypische, spannungsabhängige Inaktivierung zeigten. Das obere Drittel des Kanals zeichnete sich vor allem durch eine Vielzahl von Kanalmutanten aus, deren spannungsabhängige Aktivierung wildtyp-ähnlich war. Zehn Mutationen führten zu keiner funktionellen Expression.

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