Lernen durch Bauen: Konstruktion von spannungsabhängigen Ionenkanälen aus Modularen Einzelkomponenten

• Antragsteller: Professor Dr. Kay Hamacher; Professor Dr. Gerhard Thiel
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439489458

Spannungsabhängige K+-Kanäle (Kv) sind modulare Proteine, die sich aus einer Kanalpore, einem Spannungssensor und einem Linker, der diese zwei Elemente verbindet, zusammensetzen. Trotz detaillierter Information über die Struktur dieser wichtigen Proteine gibt es noch viele offene Fragen zu dem Mechanismus, der die Bewegung des Spannungssensors in ein Öffnen der Pore überführt. Hier schlagen wir einen neuen Ansatz vor, um die elektromechanische Kopplung zwischen Spannungssensor und Pore in Kv Kanälen besser zu verstehen. Der Ansatz basiert auf der erfolgreichen Konstruktion eines synthetischen Kv-Kanals aus unabhängigen Elementen, einer kleinen spannungsunabhängigen K+-Kanalpore aus Viren und dem Spannungssensor einer Phosphatase aus der Tunikaten Ciona intestinalis. In einem Lernen-durch-Bauen Prinzip werden wir neue synthetische Kv Kanäle, bei denen systematisch jeweils die strukturellen und funktionellen Eigenschaften der Poren, des Spannungssensors und des Linkers variiert werden, konstruieren und charakterisieren. Die unvoreingenommene Kombination aus Bauelementen mit definierten Eigenschaften wird in Kombination mit theoriebasierten coarse grained Strukturanalysen wichtige Information i) über die Rolle des Linkers in der elektromechanischen Kopplung, ii) über die Wichtigkeit der Spannungs-Sensordomäne in Bezug auf die Gleichrichtereigenschaften iii) und über die regulatorische Funktion des Spannungssensors auf Gatingprozesse, die der Pore zu eigens sind, geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen