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Raumzeitliche Dynamik des pflanzlichen Kalium-Kanals KAT1

Reuff, Muriel :
Raumzeitliche Dynamik des pflanzlichen Kalium-Kanals KAT1.
TU Darmstadt, Fachbereich Biologie, Institut für Botanik
[Ph.D. Thesis], (2009)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Raumzeitliche Dynamik des pflanzlichen Kalium-Kanals KAT1
Language: German
Abstract:

In dieser Arbeit wurde die Lokalisation, Anordnung und Dynamik des K+-Kanals KAT1 in der PM untersucht. Die Analyse der lateralen Mobilität des Kanals innerhalb der PM macht deutlich, dass KAT1 sehr stabil und unbeweglich innerhalb der PM lokalisiert ist. KAT1 zeigt in FRAP Messungen sowohl in pflanzlichen, als auch in tierischen Zellen eine sehr eingeschränkte laterale Mobilität. Die Beweglichkeit innerhalb der Membran konnte durch eine Sterolverarmung und damit einhergehender Auflösung der Membranmikrodomänen nicht signifikant gesteigert werden. Es ist daher davon auszugehen, dass Sterole und sterolreiche Mikrodomänen nicht alleine für die Unbeweglichkeit von KAT1 verantwortlich sind. Eine Stabilisierung von KAT1 durch das cortikale Aktincytoskelett scheint unwahrscheinlich, da auch die Behandlung der KAT1 exprimierenden Zellen mit dem Aktininhibitor Latrunkulin B nicht zu einer signifikanten Erhöhung der lateralen Beweglichkeit des KAT1 beiträgt. Um Faktoren zu untersuchen, die einen Einfluss auf die Lokalisation von Membranproteinen in Mikrodomänen der PM haben und die Clusterbildung von KAT1 stabilisieren, wurde KAT1 heterolog in S. cerevisiae exprimiert. Auch in S. cerevisiae zeigte der Kanal eine Lokalisation in Clustern in der PM, wie sie bereits für pflanzliche und tierische Expressionssysteme nachgewiesen wurde. Die Charakterisierung von verschiedenen Faktoren, die einen Einfluss auf die Bildung und Stabilisierung der Proteincluster in der PM haben, ergab, dass das Membranpotential keinen Einfluss auf die Verteilung des KAT1 Kanals hat. Auch die weiteren getesteten Faktoren, Osmolarität des umgebenden Mediums, Sterolgehalt der Membran, sowie Interaktion mit der Zellwand, wirkten sich alleine nicht auf die Lokalisation von KAT1 aus. Eine Auflösung der KAT1 Cluster sowie eine homogene Verteilung des Kanals in der PM konnte nur durch Entfernung der Zellwand bei gleichzeitiger Blockierung der Sterolsynthese in der erg6 Mutante induziert werden. Hieraus kann abgeleitet werden, dass KAT1 mindestens durch die beiden Faktoren Interaktion mit der Zellwand und Interaktion mit Sterolen bzw. Sterol assoziierten Mikrodomänen der PM, stabil in Clustern positioniert wird.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
This work is focusing on the localization and dynamic of the plant K+ channel KAT1. Analysis of KAT1 in different cell types revealed that the channel is nearly immobile and stably positioned in microdomains in the plasma membrane. FRAP measurements showed that KAT1 has a very restricted mobility in plant cells as well as in mammalian cells. The mobility in the plasma membrane could not be increased by sterol depletion. However, reduced sterol content induced disaggregation of membrane microdomains. Sterols and sterol enriched membrane microdomains can therefore not exclusively account for the immobility of KAT1. Treatment with Latrunculin B, an inhibitor of actin polymerization did also not increase KAT1 mobility which implies that the cortical actin cytoskeleton is not involved in stabilization of KAT1. To further analyze the stabilization of KAT1 in the plasma membrane we expressed the channel in Saccharomyces. cerevisiae. In S. cerevisiae KAT1 was also localized in patches at the plasma membrane similar to what has been found in plant and mammalian expression systems. The investigation of different factors that may potentially influence the localization of membrane proteins revealed that neither membrane depolarization nor osmolarity of the external medium had any effect on the localization of KAT1. The sterol content of the plasma membrane and removal of the cell wall showed also no effect when tested separately. Homogeneous distribution of KAT1 and dissolution of KAT1 patches could only be induced by removal of the cell wall in a yeast mutant with blocked sterol synthesis. This led to the conclusion that stabilization of KAT1 cluster in the plasma membrane is achieved by at least two factors, namely the cell wall and sterol composition of the plasma membrane.English
Uncontrolled Keywords: Laterale Mobilität, Laterale Beweglichkeit, KAT1, Membranmikrodomänen,
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Laterale Mobilität, Laterale Beweglichkeit, KAT1, Membranmikrodomänen,German
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
Divisions: Biology > Botany
Date Deposited: 06 Oct 2009 14:18
Last Modified: 07 Dec 2012 11:55
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-19115
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Homann, PD Dr. Ulrike and Thiel, Prof. Dr. Gerhard
Refereed: 18 September 2009
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/1911
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