Neuronen übertragen Informationen mit Hilfe spezieller Kanäle, die den Durchgang von Kaliumionen zu ermöglichen. Defekte Kaliumkanäle spielen eine Rolle bei Epilepsie und Depression . Die Wissenschaftler um Prof. Henning Stahlberg am Biozentrum der Universität Basel haben nun die komplette 3D-Struktur eines bestimmten Kaliumkanal , einem HCN -Kanal identifiziert. Dadurch konnten sie Rückschlüsse auf ihre Wirkmechanismus, die sie in der aktuellen Ausgabe von Nature Communications beschreiben ziehen.
Neurone leiten Informationen in Form von elektrischen Impulsen durch unseren Körper . Kaliumkanäle sind eine Schlüsselkomponente dieser elektrischen Schaltung und werden entweder durch einen elektrischen Impuls oder durch Signalmoleküle gesteuert. Beim Menschen ist die Dysfunktion der sogenannten HCN Kaliumkanäle mit neurologischen Störungen wie Epilepsie und Depression . Prof. Henning Stahlberg -Team am Biozentrum der Universität Basel hat nun aufgeklärt die volle Struktur eines bakteriellen Gegenstück dieser Art von Kalium-Kanal , die neue Einblicke in seine Arbeitsweise zur Verfügung gestellt hat .
Neue Funktionsprinzip dank der 3D-Struktur
Kaliumkanäle sind in der Membran von Zellen verankert. Sie bilden eine Pore mit einem Filter , der selektiv den Durchgang von Kaliumionen , und das durch das signalgebende Molekül cAMP kontrolliert wird. Bisher wurde angenommen, dass die Poren könnte öffnen und zu schließen , wodurch die Regelung der Strömung der Kaliumionen. Stahlberg Team hat nun jedoch festgestellt, Hinweise für eine andere Wirkungsweise. Verwendung Kristallisationstechnik und Elektronenmikroskopie, haben die Forscher die intakte dreidimensionale Struktur des bakteriellen Kanal in seiner natürlichen Umgebung sowohl in Gegenwart und Abwesenheit von cAMP rekonstruiert.
Basierend auf der Analyse dieser Strukturen , entdeckten sie , entgegen der landläufigen Meinung , dass die Poren bleibt immer geöffnet. " Wenn das Signalmolekül cAMP Docks auf den Kaliumkanal , eine Umlagerung und Verschiebung der Proteingerüst bewirkt, dass es ", erklärt Julia Kowal , Erstautor der Studie . " Wir denken, dass cAMP in der Tat erweitert den Filter etwas , wodurch der Fluss von Kaliumionen steuern . " Die neu aufgedeckt strukturelle Details haben es den Forschern, um die Funktionsweise dieser Kanäle aus einer neuen Perspektive betrachten gemacht .
Mechanismus für neue Medikamente relevant
Stahlberg möchte dem Filterbereich enger mit einer extrem hohen Auflösung der Kamera zu untersuchen, um die letzten noch Fragen zu diesem Mechanismus zu lösen. Diese SignalgesteuerteKaliumkanäle werden auch als " Schrittmacherkanäle " bezeichnet. Sie helfen, den Rhythmus des Herzens als auch die rhythmische Erregbarkeit von Nervenzellen zu erzeugen. Die genaue Kenntnis der Wirkungsweise ist somit die Basis für die Entwicklung von spezifischen Medikamenten für die Behandlung von Epilepsie und Herz Herzrhythmusstörungen .