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Struktur-Funktions-Beziehung in dem minimalen viralen K+-Kanal Kcv: Funktionelle Rolle des N-Terminus bei der Regulation von Kanalaktivität

Hertel, Brigitte :
Struktur-Funktions-Beziehung in dem minimalen viralen K+-Kanal Kcv: Funktionelle Rolle des N-Terminus bei der Regulation von Kanalaktivität.
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TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2005)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Struktur-Funktions-Beziehung in dem minimalen viralen K+-Kanal Kcv: Funktionelle Rolle des N-Terminus bei der Regulation von Kanalaktivität
Language: German
Abstract:

Kcv (K+ Chlorella virus) ist ein minimaler virus-codierter Kaliumkanal. Er hat alle Merkmale, die auch eukaryotische Kaliumkanalproteine auszeichnen. Kcv besitzt 2 transmembrane Helices (TM), verbunden durch eine Aminosäuresequenz, die die Porendomäne bildet. Kcv hat nur einen kurzen, 12 Aminosäuren langen, cytoplasmatischen N-Terminus. Der C-Terminus des Kcv-Proteins ist Teil der zweiten Transmembrandomäne (TM2), somit fehlt Kcv ein cytoplasmatischer C-Terminus. Die heterologe Expression von Kcv in HEK293-Zellen erzeugt eine K+-selektive Leitfähigkeit. Ein Entfernen des cytoplasmatischen N-Terminus im Kcv-Protein führt zu einem Verlust an Kanalfunktion. Dieses Ergebnis schlägt eine Rolle dieser Domäne an der Kanalfunktion vor. Untersuchungen an Kcv-Mutanten mit verkürzter N-terminaler Domäne zeigen die Bedeutung einer kritischen Länge des N-Terminus. Weitere Experimente zeigen, dass neben dieser kritischen Länge der Ladungszustand der N-terminalen Region von Kcv wichtig für die Funktionalität des Kanals ist. Die Daten zeigen neben einer kritischen Länge der N-terminalen Domäne auch die Bedeutung eines Winkels, welcher diese Domäne mit der TM1 verbindet. Dieser Knick wird im Kcv-Protein durch die Aminosäure Prolin an Position 13 gebildet. Die Daten unterstützen insgesamt ein Modell, in welchem die Krümmung und die daraus folgende Verankerung und Positionierung von TM1 in der Membran wichtig sind für den Gating-Mechanismus des Kanals. Die kritische Länge des N-Terminus könnte genau dieses Erfordernis eines Verankerns von TM1 in der Membran erfüllen. Jede Verlängerung von TM1 führt zu einer Zunahme an Kanalaktivität. Die Daten implizieren einen Mechanismus bei dem ein Konformationswechsel des cytoplasmatischen N-Terminus in eine Änderung des Gatings der Kanalpore übertragen wird.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Kcv (K+ Chlorella virus) is a miniature virus-encoded K+ channel. It has the typical structure of a two transmembrane domain type K+ channel. It lacks a cytoplasmic C-terminus and it has a short 12 amino acid long cytoplasmic N-terminus. Kcv forms a functional channel when expressed in mammalian HEK293 cells. Deletion of the cytoplasmic N-terminus of Kcv rendered the channel inactive. This result suggests a role for the N-terminus in channel function. An investigation of Kcv-mutants with a truncated N-terminus reveals that functionality requires a minimal length of this domain. Within this critical length some amino acid substitutions are tolerated, but the charge characteristic of this domain is important for function. In addition to this critical length the data indicate the importance of a hinge, which connects this N-terminal domain with the first transmembrane domain (TM1). This hinge is produced by Pro13 in the Kcv protein. The data support a model in which the N-terminal domain, linked by a proline hinge to TM1, determines the position of TM1 in the membrane bilayer. This positional information must be transmitted to the channel gate, because manipulations, which are expected to modify the orientation of TM1 in the bilayer, have pronounced effects on channel gating. Any manipulation of the protein, which extends the hydrophobic length of TM1 respective to the bilayer, results in increased channel activity. The critical length of the N-terminus may be due to the requirement to anchor or position TM1 in the membrane. The data imply that any modification of the cytoplasmic anchor of TM1 on the atomic scale results in a change of channel activity.English
Uncontrolled Keywords: Kcv, Struktur-Funktions-Beziehung, Kanal-Gating
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Kcv, Struktur-Funktions-Beziehung, Kanal-GatingGerman
Kcv, potassium channel, gating, K+ channel, N-terminus, structure-function-relationEnglish
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
Divisions: Biology
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:51
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000600
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-6001
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Layer, Prof. Dr. Paul
Advisors: Thiel, Prof. Dr. Gerhard
Refereed: 1 July 2005
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/600
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