Neue Ansätze zur Untersuchung der Signalkette des spannungsabhängigen Gatings im Selektivitätsfilter von K+-Kanälen
Gegenstand dieses Projektes ist ein spannungsabhängiger Schaltprozess im Selektivitätsfilter (SF) eines viralen K+-Kanals (Kcv) mit Sub-Millisekunden-Kinetik. Durch eine Kombination von zellfreien Einzelkanalmessungen und computergestützten Methoden werden wir herausfinden, a) wie die Besetzung mit Ionen die Flexibilität des SF moduliert, b) wie das Signal von der Sensorbindungsstelle zum Gate übertragen wird und c) die Position und den Mechanismus des Gates identifizieren.
Hochauflösende Experimente in planaren Lipiddoppelschichten werden Einzelkanäle charakterisieren. Dabei werden modifizierte Ionen-Filter-Wechselwirkungen durch verschiedene permeierende Ionen und Punktmutationen induziert. Punktmutationen kommen auch beim Studium der Rolle des Wasserstoffbrückennetzwerks zwischen der Porenhelix und dem SF zum Einsatz. ANM-Berechnungen (Anisotrope Netzwerk Modelle) dienen als erster sondierender Ansatz zur Wirkung der Mutationen und der ermittelten Ionenbesetzungen. Dies wird Abschätzungen über die damit verbundenen Veränderungen der Flexibilität und die Hauptkomponenten (principal components) der strukturellen Dynamik liefern. Die vertiefte Identifikation der molekularen Mechanismen geschieht dann durch globale Fits der funktionellen Daten mit kinetischen Markov Modellen und theoretisch durch MD-Simulationen.
Die Forscher von P3 werden Strukturinformationen aus Festkörper-NMR-Experimenten liefern. Atomistische MD-Simulationen werden von P5 durchgeführt, um die vorgeschlagenen molekularen Mechanismen zu testen. Die Expertise über das Fitten mit Hidden Markov-Modellen in P2 wird genutzt, um die Analysen zu verbessern.
