Große DNA-Viren sind eine Quelle für Transport-Proteine mit minimaler Struktur und robuster Funktion. Im ersten Teil habe ich zwei neue Varianten des Kaliumkanals Kcv charakterisiert. Die beiden Kcvs, KcvSmith und KcvNext-to-Smith, habe eine Länge von nur 82 Aminosäuren pro Monomer, weisen aber alle Merkmale einer Kaliumkanal-Pore auf, dies sind zwei Transmembran-Domänen (TMs), eine Poren-Region und ein Selektivitäts-Filter mit der konservierten Sequenz TxxTxGYGD. Die beiden Kanäle unterscheiden sich in 11 Aminosäuren vor allem in der äußeren und der inneren TM. Beide Kanäle sind voll funktionell mit Selektivität für K+; sie leiten zudem Rb+ und NH4+, aber kein Na+ und kein Li+. Die Selektivität der beiden Kanäle unterscheidet sich, obwohl sie identische Filter-Regionen haben. Mutations-Studien zeigten, dass der Austausch einer einzelnen Aminosäure in der äußeren TM von KcvNext-to-Smith bereits die Selektivität für K+ und Rb+ in Richtung der Selektivität von KcvSmith verschiebt, was die Relevanz der äußeren TM für die Selektivität andeutet. Die zwei Kanäle sind sensitiv gegenüber Ba2+ und Cs+, aber nicht gegenüber TEA oder Amantadin. Beide Kanäle werden komplett durch Ba2+ blockiert und die verantwortliche Bindestelle für Ba2+ in der Filter-Region konnte durch site-directed Mutagenese identifiziert werden. Vor allem bemerkenswert ist der Unterschied im Caesium-Block. Während KcvSmith in moderat spannungsabhängiger Weise blockiert wurde, zeigte KcvNext-to-Smith einen extrem steilen Block mit komplexer Kinetik. Wieder zeigten Mutations-Studien die Relevanz und Sensitivität der Aminosäure-Zusammensetzung der äußeren TM für den Block.

Das zweite Protein von Interesse ist ein putativer Kaliumtransporter der vom Chlorella-Virus Fr483 kodiert wird. Die Analyse der Sequenze zeigte hohe Ähnlichkeit zu pflanzlichen Kaliumtransportern, inklusive einer konservierten putativen Signatur-Sequenz; Topologie-Vorhersage-Algorithmen zeigten eine strukturelle Ähnlichkeit zu bekannten Kaliumtransportern. Hefe-Komplementations-Tests und Rb+-Aufname-Experimente haben gezeigt, dass das Transporter-Protein funktionell ist. Northern Blot-Hybridisierung bestätigte, dass das Transporter-Protein während des Infektionszyklus exprimiert wird. Die Funktion des Proteins ist noch unklar. Alles in allem ist dies der erste funtkionelle Kalium-Transporter, der von einem Virus kodiert wird.

Im dritten Teil haben wir zusammen mit der Gruppe von Prof. Hamacher (TU Darmstadt) phylogenetische Analysen durchgeführt. Die erzeugten Bäume zeigen, dass Kaliumkanäle von der Alge Chlorella NC64A am weitesten von Kanälen entfernt sind, die von Viren stammen, die sie infizieren, was bedeutet, dass letztere wahrscheinlich nicht vom Wirt übernommen wurden. Durch Erzeugung einer Konsensus-Sequenz der viralen Kanäle haben wir zudem ein bakterielles Protein gefunden, das eine hohe Sequenz-Ähnlichkeit zu KcvATCV-1 hat, aber wahrscheinlich kein Kaliumkanal ist. Insgesamt ist nicht klar woher die Chlorella-Viren ihre Kanäle haben, und es ist möglich, dass sie sogar die Architekten dieser sind.