Echtzeit Studien an Transport Proteinen

Solute-Transporter sind wichtige Proteine, die sich in den Membranen von Zellen befinden. Ihre Funktion ist Moleküle in das Innere von Zellen zu verhelfen, die sonst keine Möglichkeit hätten durch die zelluläre Membran zu gelangen. Ein solches Moleküle ist zum Beispiel die Glukose, die der Zelle als Nährstoff dient. Der Transport von Glukose in die Zelle erfordert die Anwesenheit von Glukose-Transportern. Aus diesen Grund sind Solute-Transporter essentiell für das Gedeihen und das Überleben von Zellen. Es ist deshalb auch nicht überraschend, dass viele ererbte Krankheiten durch Mutationen in den Genen die Transport- Proteine kodieren, ausgelöst werden. Um diese Krankheiten therapieren zu können ist es notwendig neue Strategien für pharmakologische Interventionen zu entwickeln. Das ist allerdings nur möglich, wenn die Pathologie der Erkrankung gut verstanden ist. Die Transport-Proteine arbeiten sehr schnell (im Millisekundenbereich). Um sie zu untersuchen, ist es also notwendig Methoden zu entwickeln und anzuwenden die, die nötige Zeitauflösung haben. Das Ziel dieses Projekts ist es deshalb die Prozesse, die sich ereignen wenn Moleküle durch die Membran geschleust werden in Echtzeit zu monitieren. Zu diesen Zweck eignen sich zwei Methoden (i) Messungen der kleinen elektrischen Strömen die durch diese Transport-Proteine fließen und (ii) Messungen der Veränderungen der elektrischen Zellkapazität die durch diese Proteine verursacht werden. Veränderungen in der Amplitude dieser kleinen Ströme und der elektrischen Kapazität erlauben Rückschlüsse auf Prozesse wie zum Beispiel das Binden der Moleküle an das Transport-Protein oder die molekularen Veränderungen innerhalb des Proteins die passieren wenn das Molekül durch die Zellmembran transportiert wird. Solche Prozesse sind Teilschritte des sogenannten Transportzyklus. Die beiden genannten Methoden sind in ihren Informationsgehalt komplementär. Das heisst gemeinsam angewandt erlauben sie die Verfolgung aller relevanten Teilschritte. Damit kann man herausfinden welchen Defekt mutierte Varianten der Solute-Transporter haben. Diese Information ist wichtig für die Entwicklung von Therapeutika. Ausserdem werden wir Kapazitätmessungen verwenden um herauszufinden wie sogenannte allosterische Modulatoren die Aktivität von Solute-Transportern beeinflussen. Diese Substanzen sind interessant weil sie das Potential haben Transportdefekte wieder aufzuheben.