"Funktionale Dynamik von Ionenkanälen und Transportern - DynIon -"
TP 03: "Ionenpermeation in Kaliumselektiven und Nicht-selektiven Kationenkanälen"

Die Aktivierung von Glutamatrezeptoren des AMPA-Typs in exzitatorischen Synapsen ist ein für das komplexe Denken essentielles Ereignis im Nerven System. Die molekularen Mechanismen der Kationenpermeabilität (einschließlich des kritischen Second Messengers Ca2+) in AMPA-Rezeptoren sind bis dato unbekannt, da alle verfügbaren Strukturen eine geschlossene Pore und einen unstrukturierten Selektivitätsfilter zeigen. Unser Ziel ist es, die GluA2 Pore von Artverwandten zu kristallisieren und dafür prokaryotische Ionenkanäle als Gerüst zu verwenden. Wir werden die Eignung der Kandidaten für atomare Simulationen der Ionenpermeation mit Hilfe von Elektrophysiologie validieren. Mit Hilfe von Strukturmodellen werden wir die Permeabilität der Kationen gemäß der verschiedenen, chemischer Eigenschaften von nativen Kanälen simulieren und die daraus abgeleiteten Prognosen mit Einzelkanalaufzeichnungen testen. AMPA-Rezeptorkomplexe sind mit zahlreichen Hilfsproteinen versehen, die einerseits als Chaperone fungieren, aber auch die Rezeptoren mit ungewöhnlichen Aktivierungseigenschaften ausstatten können. Dies jedoch durch bisher weitgehend unbekannte Mechanismen. In einem zweiten, unabhängigen Ansatz möchten wir die strukturellen Mechanismen identifizieren, die der Wirkung durch Hilfsproteine zu Grunde liegen. Dafür werden Glutamatrezeptordomänen mit Segmenten von Hilfsproteinen co-kristallisiert, um in der Folge Markov Zustandsmodelle der Dynamik von der Aktivierungseinheit des AMPA-Rezeptors (das aktive Dimer der Ligandenbindungsdomäne) zu erstellen. Der Einfluss, den die Wechselwirkungen mit Hilfsproteinen auf diese Rezeptordynamik hat, wird durch kurze, sich im Ungleichgewicht befindliche atomistische Simulationen beurteilt. Basierend auf diesen Ergebnissen werden Mutanten designt, welche elektrophysiologisch untersucht werden.

Projektleitung
Plested, Andrew Prof. Ph.D. (Details) (Zelluläre Biophysik)

Mittelgeber
DFG: Forschergruppen

Laufzeit
Projektstart: 08/2020
Projektende: 07/2023

Zuletzt aktualisiert 2020-01-07 um 00:05