Langsame Inaktivierung von Kalziumkanälen

Spannungsabhängige Kalziumkanäle (Ca2+ Kanäle) öffnen und schließen während einer Membrandepolarisation. Die zur Schließung der Kanäle führende Konformationsänderung wird als Inaktivierung bezeichnet. Durch die Kinetik der Inaktivierung von Ca2+ Kanälen werden der intrazelluläre Ca2+ Spiegel und damit eine Reihe wichtiger Zellfunktionen, wie z.B. Genexpression, elektrische Erregbarkeit, Muskelkontraktion u.a. Prozesse beeinflusst. Für Ca2+ Kanäle sind drei Inaktivierungsmechanismen bekannt: die Ca2+-abhängige, die schnelle spannungsabhängige und die langsame Inaktivierung (LI). Die LI ist der am wenigsten Untersuchte Inaktivierungsprozess. Es liegen kaum Befunde zur Lokalisation der an der LI beteiligten Determinanten auf der Ebene einzelner Aminosäuren vor. Unklar ist auch die Rolle der LI bei der Regulation der intrazelluläre Ca2+ Homöostase. Das vorliegende Forschungsprojekt hat zum Ziel, einen Beitrag zur Aufklärung der molekularen Determinanten der LI von Ca2+ zu leisten, ihre Rolle bei der Regulation des intrazellulären Ca2+ Haushalts aufzuklären und eine mögliche Bedeutung der LI für die Hemmung der Kanäle durch organische Blocker zu analysieren. Die langsame Kinetik dieser Konformationsänderung (Sekunden - Minuten) lassen vermuten, daß dieser Vorgang primär an der Regulation der steady-state Fraktion verfügbarer Ca2+ Kanäle beteiligt ist. Im vorliegenden Forschungsprojekt sollen die Kinetik des Eintritts in die LI an verschiedenen Ca2+ Kanalspezies (Cav1.2, Cav1.3, Cav2.1, Cav2.3) verglichen und auch die Kinetik der Wiederkehr aus diesem Zustand (recovery) untersucht werden (siehe Sokolov et al. 2000 für methodologischen Ansatz). Experimente sind auch an nativen Zellen (glatte Muskelzellen und myokardialen Zellen) geplant, um einen Vergleich mit den Untersuchungen an heterologen Expressionssystemen zu ermöglichen. Von den Untersuchungen werden neue Einsichten in die Rolle der LI bei der Regulation der intrazellulären Ca2+ Homöostase erwartet. Die geplanten Untersuchungen and den FHM Mutanten (Cav2.1) dienen der Aufklärung der molekularen Grundlagen dieser Kanalpathologie. Die LI ist eine Kanalkonformation der - in Analogie zur Wirkung der Lokalanästhetika - eine große Bedeutung bei der Hemmung von Ca2+ Kanälen durch Ca2+ Antagonisten zugeschrieben wird. Von der Analyse der Wechselwirkung von Ca2+ Anatagonisten mit mutierten Ca2+ Kanälen (die eine veränderte LI aufweisen) werden neue Einsichten in den molekulare Mechanismus der Hemmung von Ca2+ Kanälen erwartet.

Spannungsabhängige Kalziumkanäle (Ca2+ Kanäle) öffnen und schließen während einer Membrandepolarisation. Die zur Schließung der Kanäle führende Konformationsänderung wird als Inaktivierung bezeichnet. Durch die Kinetik der Inaktivierung von Ca2+ Kanälen werden der intrazelluläre Ca2+ Spiegel und damit eine Reihe wichtiger Zellfunktionen, wie z.B. Genexpression, elektrische Erregbarkeit, Muskelkontraktion u.a. Prozesse beeinflusst. Für Ca2+ Kanäle sind drei Inaktivierungsmechanismen bekannt: die Ca2+-abhängige, die schnelle spannungsabhängige und die langsame Inaktivierung (LI). Die LI ist der am wenigsten Untersuchte Inaktivierungsprozess. Es liegen kaum Befunde zur Lokalisation der an der LI beteiligten Determinanten auf der Ebene einzelner Aminosäuren vor. Unklar ist auch die Rolle der LI bei der Regulation der intrazelluläre Ca2+ Homöostase. Das vorliegende Forschungsprojekt hat zum Ziel, einen Beitrag zur Aufklärung der molekularen Determinanten der LI von Ca2+ zu leisten, ihre Rolle bei der Regulation des intrazellulären Ca2+ Haushalts aufzuklären und eine mögliche Bedeutung der LI für die Hemmung der Kanäle durch organische Blocker zu analysieren. Die langsame Kinetik dieser Konformationsänderung (Sekunden - Minuten) lassen vermuten, daß dieser Vorgang primär an der Regulation der steady-state Fraktion verfügbarer Ca2+ Kanäle beteiligt ist. Im vorliegenden Forschungsprojekt sollen die Kinetik des Eintritts in die LI an verschiedenen Ca2+ Kanalspezies (Cav1.2, Cav1.3, Cav2.1, Cav2.3) verglichen und auch die Kinetik der Wiederkehr aus diesem Zustand (recovery) untersucht werden (siehe Sokolov et al. 2000 für methodologischen Ansatz). Experimente sind auch an nativen Zellen (glatte Muskelzellen und myokardialen Zellen) geplant, um einen Vergleich mit den Untersuchungen an heterologen Expressionssystemen zu ermöglichen. Von den Untersuchungen werden neue Einsichten in die Rolle der LI bei der Regulation der intrazellulären Ca2+ Homöostase erwartet. Die geplanten Untersuchungen and den FHM Mutanten (Cav2.1) dienen der Aufklärung der molekularen Grundlagen dieser Kanalpathologie. Die LI ist eine Kanalkonformation der - in Analogie zur Wirkung der Lokalanästhetika - eine große Bedeutung bei der Hemmung von Ca2+ Kanälen durch Ca2+ Antagonisten zugeschrieben wird. Von der Analyse der Wechselwirkung von Ca2+ Anatagonisten mit mutierten Ca2+ Kanälen (die eine veränderte LI aufweisen) werden neue Einsichten in den molekulare Mechanismus der Hemmung von Ca2+ Kanälen erwartet.