Aquaporine sind eine Unterklasse einer ubiquitären Proteinfamilie, den major intrinsic proteins (MIPs), und sind als solche in allen Domänen des Lebens vertreten. Ihre ursprüngliche Funktion als integrale Membranproteine ist der passive Transport von Wasser durch Doppellipidmembranen. Darüber hinaus wurden weitere Alternativen wie kleine, ungeladene Moleküle, Gase, Kohlenhydrate, Metalloide oder Ionen als Substrate von Aquaporinen beschrieben. Dank dieses breiten Spektrums erfüllen die Membrankanäle eine große Bandbreite von physiologischen Funktionen und rücken vermehrt in den wissenschaftlichen Fokus als Targets für pharmakologische und industrielle Applikationen. In Pflanzen wurde eine Aufteilung von Aquaporinen in insgesamt fünf Unterklassen durchgeführt, welche auf Lokalisation, Substratspezifität und Sequenzidentität basiert: plasma membrane intrinsic proteins (PIPs), tonoplast membrane intrinsic proteins (TIPs), Nodulin26-like intrinsic proteins (NIPs), small, basic intrinsic proteins (SIPs) und uncategorized (X) intrinsic proteins (XIPs). Die zahlenmäßig größte Gruppe der PIPs lässt sich weiter in die phylogenetischen Unterkategorien PIP1 und PIP2 einteilen. Letztere unterscheiden sich von Ersteren durch einen kürzeren N- und einen längeren C-terminus, zusätzlichen Aminosäuren in der ersten extrazellulären loop A und eine signifikant höhere intrinsische Wasserpermeabilität. Des Weiteren wurden PIP2 Aquaporine als strikte Wasserkanäle beschrieben während bei Mitgliedern der PIP1 Unterkategorie die Wahrscheinlichkeit höher ist, auch alternative Substrate zu vermitteln. Im Fokus dieser Arbeit standen NtAQP1 und NtPIP2;1 aus Nicotiana tabacum als typische Repräsentanten ihrer jeweiligen Unterkategorien. Eine detaillierte in silico Analyse der beiden Aminosäuresequenzen mit anschließendem Vergleich offenbarte die größten Unterschiede bezüglich Sequenzlänge und -identität bei den N- und C-terminalen Proteindomänen sowie loop A dieser Aquaporine. Eine vorangegangene Studie demonstrierte eine unveränderte Wasserpermeabilität von NtAQP1, nachdem die Aminosäuresequenz von loop A an die eines PIP2 Aquaporins angepasst worden war. Unter Zuhilfenahme eines multiple sequence alignments mit diversen anderen MIPs wurden in der vorliegenden Arbeit alle für die Substratspezifität relevanten Sequenzmotive in NtAQP1 und NtPIP2;1 identifiziert. Interessanterweise stellte sich im Vergleich hierbei heraus, dass diese in allen Positionen identisch sind. Dies führte zur Formulierung der zentralen Hypothese dieser Arbeit, welche den terminalen Domänen der beiden Tabak-Aquaporine eine wichtige Rolle in der Modulation ihrer respektiven Wasserpermeabilität zusprach. Um diese Hypothese zu testen, wurde ein E. coli basiertes continuous exchange cell free expression (CECF) System etabliert. Hierbei wurden drei unterschiedliche Expressions-Modi auf ihre experimentelle Anwendbarkeit überprüft. Ein Präzipitations-basierter Modus (P-CF) ohne hydrophobe Additive diente als Schnelltest, sowohl zur Ermittlung der generellen Expressionsviabilität von neu konstruierten Vektoren, als auch zur Verifizierung individueller Reaktionskomponenten. Detergenz-basierte zellfreie Expression (D-CF) stellte zwar Mizellen zur direkten Solubilisierung von translatiertem Aquaporin zur Verfügung, wurde letztendlich aufgrund der Komplexität des notwendigen downstream processing als unpraktikable Option aufgegeben. Schlussendlich bot ein Lipid-basierter Modus (L-CF) nicht nur ein Liposom-abhängiges, hydrophobes Mileu zur unmittelbaren Integration von produziertem Protein, sondern auch ein downstream processing von vergleichsweise niedriger Komplexität. Die Wasserpermeabilität von Proteoliposomen mit eingebautem Wildtyp-Aquaporin oder entsprechenden Terminaldomän-Mutanten einerseits und leeren Kontroll-Liposomen andererseits wurde mittels eines Stopped Flow basierten Assays ermittelt. (Proteo)liposom-Schrumpfung wurde hierbei durch einen angelegten hypoosmotischen Gradienten ausgelöst und als Streulicht gemessen. Aufgenommene Rohdaten unterliefen eine nonlineare Regressionsanalyse anhand einer Exponential-Funktion und erlaubten somit die Kalkulation des Wasserpermeabilitätsfaktor Pf für individuelle Proben. NtPIP2;1 und NtAQP1 demonstrierten Wasserpermeabilitätsraten übereinstimmend mit zuvor publizierten Daten. Während ersteres hohe intrinsischen Wassertransport zeigte, weiste letzteres sehr niedrige Permeabilität auf, welche nur geringfügig höher war als bei leeren Kontroll-Liposomen. Eine Deletion der N- oder C-terminalen Domäne führte bei NtPIP2;1 zu einem signifikanten Rückgang der Wasserpermeabilität, welche sich dann auf NtAQP1 Wildtyp-Level (N-Deletion) bzw. geringfügig darüber (C-Deletion) einpendelte. Im Vergleich dazu zeigte die Doppeldeletions-Mutante die geringsten Transportraten. Das Entfernen von einzelnen terminalen Domänen bei NtAQP1 hatte keine signifikante Änderung der Wasserpermeabilität zur Folge. Eine Deletion beider Domänen zeigte jedoch die niedrigsten Transportraten aller gemessenen Konstrukte. Im Anschluß wurden N- und C-terminale Domänen zwischen den beiden Wildtyp-Aquaporinen ausgetauscht und die Auswirkungen im Hinblick auf die Modulation der Wassertransportraten analysiert. Pf Werte von NtPIP2;1 Konstrukten, in denen eine von beiden terminalen Domänen mit NtAQP1 Sequenzen ausgetauscht wurde, unterschieden sich nicht signifikant von denen ihrer respektiven Einzeldeletionsmutanten. Allerdings resultierte der Austausch beider PIP2 Termini in Transportraten statistisch äquivalent zu Werten vom NtAQP1 Wildtyp und somit signifikant höher als der NtPIP2;1 Doppeldeletionsmutante. Alle terminalen Austauschmutanten von NtAQP1 zeigten höhere Wasserpermeabilität als der Wildtyp und ordneten sich in die folgende Reihenfolge ein: N-terminaler Austausch < C-terminaler Austausch < N- & C-terminaler Austausch. Letztere Mutante überbrückte damit zwei Drittel der ursprünglichen Permeabilitätslücke zwischen den Wildtypen. Folglich demonstrierten alle drei NtAQP1 Austauschmutanten signifikant höhere Transportraten als ihre Deletions-Äquivalente. Basierend auf den erhaltenen Egebnissen wurden verschiedene Arten von bereits publizierten Regulationsmechanismen bei Aquaporinen diskutiert, um den Einfluss von terminalen Domänen auf die Wasserpermeabilität bei NtPIP2;1 und NtAQP1 interpretieren zu können. N-terminale Acetylierung / Methylierung als post-translationale Modifikation, die Interaktion von Termini mit benachbarten Aquaporin-Monomeren und eine Modifikation der Mechanosensitivität wurden hierbei als mögliche Optionen gefunden. Des Weiteren diente ein durchgeführtes 3D homology modeling der beiden Wildtypen und ihrer respektiven Doppeldeletions- und Doppelaustauschmutanten als strukturelle Grundlage, um potenzielle Konformationsänderungen in Transmembranregionen nachzuweisen. Abschliessend lässt sich sagen, dass sowohl die bloße Anwesenheit, als auch spezifische terminale Sequenzen ausschlaggebend sind für die Modulation der Wassertransportfunktionalität in beiden Tabak-Aquaporinen.