Der virale Ionenkanal Kcv aus dem Paramecium bursaria Chlorella Virus 1 (PBCV-1) ist mit nur 94 Aminosäuren sehr klein. In der Tat handelt es sich bei Kcv um einen der kleinsten bekannten Kaliumkanäle, der aber nichtsdestotrotz alle stukturellen und funktionellen Merkmale komplexer Kaliumkanäle besitzt. In dieser Arbeit wurde der Einfluss der beiden Transmembrandomänen (TMD) auf die Kanalfunktion untersucht. Durch die Kombination eines Alanin-Scans mit Hefekomplementationstests und elektrophysiologischen Messmethoden war es möglich, Positionen in beiden TMDs zu identifiziren, die für die Kanalfunktion essentiell sind. Viele dieser Schlüsselaminosäuren befinden sich dabei in der äußeren TMD und sind von grundlegender Bedeutung für die richtige Positionierung des Proteins in der Membran. “Snorkeling” Effekte sind für die Funktionalität von KcvPBCV-1 nicht essentiell: Ein Lysin in der Nähe der Wasser/Lipid Grenzschicht ist in der Lage zu „snorkeln“. Dieser „snorkeling“ Effekt kann die hydrophobe Länge eines TM Segments erhöhen und damit die Inserierung in die Membran erleichtern. Computergestütze Analysen von KcvPBCV-1 haben gezeigt, dass das Lysin an Position 29 in der ersten TMD von KcvPBCV-1 im deprotonierten Zustand vorliegen muss, um eine funktionelle Kanalsimulation zu erzeugen. Ausführlich Mutationsstudien dieser Position in KcvPBCV-1 zeigten aber, dass alle Aminosäureaustausche, mit der Ausnahme von Prolin, zu einem funktionellen Kanal führen. Das bedeutet, das KcvPBCV-1 auch ungeladene Aminosäuren an dieser Position toleriert, ohne dass dadurch die Kanalfunktion beeinträchtigt wird. Vergleichbare Positionen des Lysins sind innerhalb der viralen Kaliumkanäle hochkonserviert.Wird nun aber das Lysin in den verwandten Kanälen KcvMT325 oder KcvATCV-1 gegen Alanin ausgetauscht, führt dies zum Verlust der Funktionalität dieser Kanäle. Die beiden Kanäle KcvMT325 und KcvATCV-1 besitzen nicht die für KcvPBCV-1 essentielle cytosolische N-terminale Domäne. Daher ist es möglich, dass „snorkeling“ Effekte zwar für die Funktionalität von Kcv Kanäle ohne cytosolischen N-Terminus von entscheidener Bedeutung sind, nicht aber für KcvPBCV-1. Aromatische Aminosäuren der TMD1 sind wichtig für die Verankerung des Proteins in der Lipidmembran: Die erste TMD von Kcv ist reich an aromatische Aminosäuren. Das Strukturmodell von Kcv verdeutlicht, dass die Seitenketten dieser aromatischen Aminosäuren zur Membran hin orientiert sind und dadurch den Kanal in der Membran verankern. Diese Verankerung spiegelt sich auch in der Verteilung der b-Faktoren wieder, welche ein Maß für die Flexibilität bzw. Starrheit einer Aminosäure sind. Der N-Terminus von Kcv und die erste Hälfte der TMD1 besitzen hohe b-Faktoren und sind demnach flexibel, der Rest der TMD1, beginnend mit His17, ist starr und besitzt niedrige b-Faktoren. Alanin-Substitutionsexperimente bestätigen dabei, dass die Verankerung entscheidend ist für die Funktionalität. Ein Austausch der aromatischen Aminosäuren der TMD1 führt, ab dem His17, zu einer stark verringerten Kanalfunktion bzw. zu einem völligen Verlust der Funktionalität. Dieser negative Effekt auf die Funktionalität kann durch die verminderte Verankerung des Proteins in der Membran erklärt werden. Der π-stack zwischen den beiden TMD stabilisiert die räumliche Struktur des Kanals: Mit der Hilfe des Alanin-Scans und des dreidimensionalen Modells von Kcv war es möglich, intramolekulare Interaktionen zwischen der ersten (Phe30) und zweiten TMD (His83) zu identifizieren. Diese π-π-Wechselwirkungen (π-stack) zwischen den aromatischen Ringen der TMD1 und TMD2 führen zu einer festen Verbindung zwischen den beiden Domänen und halten sie somit in der richigen Position. Durch die Mutation eines der beiden Wechselwirkungspartner kommt es in nahezu allen Fällen zu einem Verlust der Kanalfunktion. Die einzige Ausnahme dabei bildet die Substitution des Phe30 zu Aminosäuren, die ebenfalls in der Lage sind einen π-stack auszubilden (Tyr, Met) und somit die Kanalfunktion erhalten können. Die Ergebnisse verdeutlichen die Bedeutung der intramolekularen Interaktionen zwischen den beiden TMD für die Kanalfunktion. Die Positionierung des π-stacks im Kanalmodell läßt vermuten, dass mittels dieser Wechselwirkungen der starre Teil der TMD1 eine Stabilisierung des oberen Abschnittes der TMD2 bedingt. Die C-terminale Aminosäure beeinflußt die Kaliumkonzentration in der Cavität: Mutationen der letzten Aminosäure des C-Terminus der TMD2 von KcvPBCV-1 beeinflussen die Kanalaktivität. Berechnungen von Kalium-Konzentrationsprofilen verschiedener Kanalmutanten ergaben, dass diese Mutationen die interne Kaliumkonzentration des Kanals beeinflussen. Diese Konzentrationsveränderungen treten dabei nicht, wie erwartet, direkt am Eingang des Kanals auf, sondern in der Cavität. Dabei stimmen die theoretisch getroffenen Vorhersagen über eine An- oder Abreicherung von Kalium in der Cavität, durch die Mutation der C-terminalen Aminosäure, mit der experimentell beobachteten reduzierten Kanalaktivität bzw. dem völligen Verlust der Funktionalität überein. Somit verursachen kleine Veränderungen der Aminosäuresequenz weitreichende Veränderungen in der globalen Konzentrationsverteilung der Kaliumionen im Kanal und beeinflussen damit dessen Funktion. Die gute Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment legt die Vermutung nahe, dass eine optimale Kaliumkonzentration die Vorraussetzung für die richtige Funktion des Kanals ist. Zu hohe oder zu niedrige Konzentrationen dagegen können die Funktionalität herabsetzen oder gar ganz verhindern. Des Weiteren spiegeln die Ergebnisse die Qualität des Homologiemodells von Kcv wider welches es ermöglicht, weitreichende Interaktionen zwischen dem C-Terminus und der Cavität aufzudecken, die scheinbar unabhängig von dem Vorhandensein der Salzbrücken an der cytosolischen Eingangsseite des Kanals sind.