Strukturelle und funktionelle Untersuchungen zum molekularen Mechanismus der Regulation eukaryotischer Ionenkanälen durch zyklische Nukleotide

• Antragsteller: Dr. Philipp Schmidpeter
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271275232

Ionenkanälen, deren Funktion durch die Bindung zyklischer Nukleotide (cN) moduliert wird, werden in zwei Klassen eingeteilt: Ionenkanäle, die durch cNs reguliert werden (CNG) und solche, die durch Hyperpolarisierung der Membran aktiviert und durch cNs reguliert werden (HCN). HCN/CNG Ionenkanäle kommen vorwiegend in Signalkaskaden der olfaktorischen und visuellen Wahrnehmung, sowie als Taktgeber im Gehirn und Herz vor. Sie sind aus einer S4-Spannungssensordomäne, der Pore für Ionen, sowie einer cN-bindenden-Domäne, die durch einen sogenannten C-Linker mit der Pore verknüpft ist, zusammengesetzt. Hochaufgelöste Strukturen und Untersuchungen zur Regulation gereinigter HCN/CNG Kanäle stehen bisher nicht zur Verfügung.Ziel dieses Projekts ist es zum Verständnis beizutragen, wie die Bindung von cNs zur Regulation von HCN/CNG Kanälen verwendet wird. Dazu sollen die Kanäle hinsichtlich ihrer Struktur und Funktion in einer definierten, nativ-ähnlichen Membranumgebung, wie Liposomen oder Nanodiscs, analysiert werden. Verschiedene Expressionssysteme sollen getestet werden, um ausreichend gereinigtes Protein für biophysikalische und funktionelle Studien zu produzieren. Die funktionelle Charakterisierung wird durch Spannungsmessungen an einzelnen Kanälen (Elektrophysiologie) durchgeführt werden. Parallel dazu sollen die Affinitäten der Kanäle für cNs bestimmt werden. Strukturelle Analysen durch Elektronenmikroskopie und Röntgenbeugung werden die funktionellen Daten ergänzen. Zusammen sollen dadurch die Funktion und die Regulation von HCN/CNG Kanälen auf molekularer Ebene beschrieben werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Crina Nimigean, Ph.D.