Charakterisierung des Ca$^{2+}$-Einstroms durch homo-oligomere zyklisch Nukleotid-gesteuerte Ionenkanäle aus Photorezeptoren und Riechzellen
Charakterisierung des Ca$^{2+}$-Einstroms durch homo-oligomere zyklisch Nukleotid-gesteuerte Ionenkanäle aus Photorezeptoren und Riechzellen
CNG-Kanäle sind sowohl für mono- als auch divalente Kationen permeabel und leiten unter physiologischen Bedingungen einen Strom, der durch Na$^{+}$-, K$^{+}$- und Ca$^{2+}$-Ionen getragen wird. Um den Ca$^{2+}$-Einstrom zu quantifizieren, wurde in der vorliegenden Arbeit der relative Anteil des Ca$^...
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Personal Name(s): | Dzeja, C. (Corresponding author) |
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Contributing Institute: |
Publikationen vor 2000; PRE-2000; Retrocat |
Imprint: |
Jülich
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag
1998
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Physical Description: |
IV, 118 p. |
Document Type: |
Report Book |
Research Program: |
Addenda |
Series Title: |
Berichte des Forschungszentrums Jülich
3842 |
Link: |
OpenAccess OpenAccess |
Publikationsportal JuSER |
CNG-Kanäle sind sowohl für mono- als auch divalente Kationen permeabel und leiten unter physiologischen Bedingungen einen Strom, der durch Na$^{+}$-, K$^{+}$- und Ca$^{2+}$-Ionen getragen wird. Um den Ca$^{2+}$-Einstrom zu quantifizieren, wurde in der vorliegenden Arbeit der relative Anteil des Ca$^{2+}$-Stroms am Gesamtstrom (P$_{f}$) bei vier verschiedenen $\alpha$-homomeren CNG-Kanälen in Gegenwart physiologischer Ionenkonzentrationen untersucht. Insbesondere wurde die Abhängigkeit des P$_{f}$-Wertes von der extrazellulären Ca$^{2+}$-Konzentration ([Ca$^{2+}$]$_{a}$) für jeden Kanaltyp ermittelt. Weiterhin wurden Faktoren identifiziert, die den relativen Ca$^{2+}$-Strom durch diese Kanäle beeinflussen. Eine entscheidene Voraussetzung fiir die Durchführung dieser Messungen war der Einsatz photolabiler Verbindungen zyklischer Nukleotide. Mit Hilfe dieser Verbindungen konnten durch Photolyse Konzentrationssprünge zyklischer Nukleotide in der Zelle erzeugt und somit CNG-Kanäle kontrolliert aktiviert werden. Photolabile Verbindungen hydrolyse-resistenter Derivate von cGMP/cAMP (caged-8BrcGMP/8BrcAMP) wurden dabei erstmals für die Aktivierung von CNG-Kanälen $\textit{in situ}$ getestet. Diese Verbindungen sind insbesondere dann von Vorteil, wenn definierte und andauernde Änderungen der Ligandenkonzentration erforderlich sind. Bei den hier untersuchten CNG-Kanälen hängt der relative Anteil des Ca$^{2+}$-Stroms am Gesamtstrom empfindlich von der extrazellulären Ca$^{2+}$-Konzentration ab. Alle vier Kanaltypen können sowohl einen nahezu reinen Na$^{+}$-Strom (P$_{f}$ $\approx$ 0) als auch einen reinen Ca$^{2+}$-Strom leiten (P$_{f}$ $\approx$ 1). Sie unterscheiden sich jedoch deutlich in dem Ca$^{2+}$-Konzentrationsbereich, in dem der Übergang von der Na$^{+}$- zur Ca$^{2+}$-Leitfähigkeit stattfindet. Dieser Konzentrationsbereich wird durch die P$_{f}$-Konstante charakterisiert (K$_{Pf}$), die die extrazelluläre Ca$^{2+}$-Konzentration angibt, bei der P$_{f}$ = 0,5 ist. Die P$_{f}$-Konstante ist gleichzeitig ein Maß für die Ca$^{2+}$-Selektivität jedes einzelnen Kanaltyps. Eine niedrige P$_{f}$-Konstante impliziert dabei eine hohe Ca$^{2+}$-Selektivität des Kanals, da schon geringe extrazelluläre Ca$^{2+}$-Konzentrationen ausreichen, um monovalente Ströme zu unterdrücken und einen reinen Ca$^{2+}$-Strom zu erzeugen. Die niedrigste P$_{f}$-Konstante besitzt der cGMP-gesteuerte Kanal aus Sehstäbchen (brCNGC) mit K$_{Pf}$ = 0,41 mM, gefolgt vom cAMP-gesteuerten CNG-Kanal aus Riechzellen (boCNGC) mit K$_{Pf}$ = 1,24 mM und vom cGMP-gesteuerten Kanal aus Sehzapfen (bcCNGC) mit K$_{Pf}$ = 1,38 mM. Eine deutlich höhere P$_{f}$-Konstante besitzt der cGMP-gesteuerte Kanal aus $\textit{Drosophila melanogaster}$ (DmCNGC; K$_{Pf}$ = 4,16 mM). Diese Ergebnisse weisen darauf hin, daß brCNGC bei physiologischen Ionenkonzentrationen wesentlich selektiver für extrazelluläres Ca$^{2+}$ ist als bcCNGC, boCNGC und insbesondere als DmCNGC. Um Faktoren zu identifizieren, die den relativen Ca$^{2+}$-Strom durch CNG-Kanäle beeinflussen, wurde P$_{f}$ in Abhängigkeit von der [...] |