Molekulardynamiksimulationen von Kaliumkanal Permeation, Selektivität und Schaltung
Strukturelle und funktionelle Untersuchungen haben aussagekräftige Erkenntnisse über die Funktion des Selektionsfilters (SF) in Kaliumionenkanälen geliefert, welche hohe Kaliumionenselektivität und hohen Ionendurchsatz vermitteln, aber auch durch strukturelle Änderungen SF-Steuerungsmechanismen bewirken. Unsere jüngsten Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Ionenselektivität in Kaliumionenkanälen letztlich auf Wechselwirkungen von vollständig desolvatisierten Ionen im SF basiert, was Natriumionen aufgrund des höheren Energieaufwands für ihre Dehydratisierung im Vergleich zu Kaliumionen nichtpermeabel macht. Gleichzeitig ermöglichen die "nackten" Kaliumionen-Gruppen, die im K+ SF eng zusammenkommen, eine effiziente K+-Permeation. MD Simulationen werden durchgeführt, um die verschiedenen funktionellen Eigenschaften des SF (Selektivität, Durchlässigkeit und Schaltung) von vier verschiedenen Kaliumkanaltypen (KcsA, Kv1.2, TRAAK und MthK) mit atomarer Genauigkeit zu erfassen. Diese Kanäle besitzen einen strukturell sehr ähnlichen SF und zeigen markante SF-Steuerungsmechanismen wie die C-Typ Inaktivierung (KcsA und Kv1.2) oder die spannungsabhängige Steuerung (z. B. TRAAK). Darüber hinaus werden Mutanten dieser Kanäle, die bekanntermaßen eine von drei untersuchten Eigenschaften (Permeation, Selektivität und Gating) beeinflussen, untersucht. Des Weiteren werden die Auswirkungen von neuen Mutationen, die in silico prognostiziert und für den direkten elektrophysiologischen Vergleich, durchgeführt in der Baukrowitz-Gruppe (P1), empfohlen werden, untersucht.
