Regulation von Ionenkanälen durch Membrandomänen

Zellen müssen auf äußere Signale reagieren. Die Wahrnehmung mechanischer Reize ist oft an die Aktivierung kleiner Kanäle in der Plasmamembran gebunden. Einige dieser Kanäle können auf Zug, d. h. bei Erhöhung der Membranspannung öffnen und so eine entsprechende zelluläre Reaktion bzw. eine Reizweiterleitung auslösen. Da diese Kanäle in Lipide eingebettet sind, dürften deren mechanische Eigenschaften eine große Rolle spielen. Im vorliegenden Projekt wollen wir untersuchen, wie sich die Vorliebe der Kanäle für einen Aufenthaltsort in Membranarealen mit geordneten oder ungeordneten Lipiden auf das Öffnungsverhalten auswirkt. Wir werden auch untersuchen, inwieweit die Membranasymmetrie, d. h. die unterschiedliche Zusammensetzung der beiden Membranmonoschichten, das Schaltverhalten beeinflusst. Außerdem planen wir, den Einfluss der Membranelastizität auf die Sensitivitätsschwelle von Kalium- und Natriumkanälen zu erforschen. Dazu werden wir die Kanäle reinigen und in Lipiddoppelschichten rekonstituieren. Die elektrophysiologischen Messungen werden wir mit fluoreszenzmikroskopischen Aufnahmen flankieren, um den Aufenthaltsort des Kanals zu erfassen. Die elastischen Eigenschaften der Membranen werden wir messen, indem wir zellgroße Lipidvesikel mit unterschiedlichem Unterdrücken teilweise in Mikropipetten einsaugen. Von den Untersuchungen erhoffen wir uns ein besseres Verständnis der Interaktion der Lipide mit Membranproteinen. Letzteres ist essenziell für die Eruierung molekularer Ursachen pathologischer Zustände und die Entwicklung therapeutischer Ansätze.