Ionenkanäle, Gating

Vorlesungsskripte Zoophysiologie

Struktur und Funktion von Ionenkanälen
4. Gating: das Öffnen und Schließen der Kanalpore

Das Prinzip des Gating-Mechanismus

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Ionenkanäle können zwei Proteinkonfigurationen annehmen: Im Offenzustand leiten sie Ionen, im Geschlossenzustand nicht. Die Proteindomäne, die die Pore im Geschlossenzustand versperrt, nennt man "Gate" das Hin- und Herschalten zwischen den beiden Zuständen heißt "Gating". Das Gating von Ionenkanälen wird vor allem durch zwei Mechanismen kontrolliert. 1: Die Bindung spezifischer Substanzen (Liganden) an den Kanal reguliert das Gating bei ligandengesteuerten Kanälen. 2: Die Membranspannung bestimmt das Gating bei spannungsgesteuerten Kanälen.

Eine Einzelkanalaufnahme

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Mit Hilfe der Patch-Clamp-Methode kann der Strom durch einzelne Kanäle gemessen werden. Man beobachtet dabei 2 diskrete Stromamplituden: eine bei geschlossener Pore (hier die untere) und eine bei offener (hier die obere). Beispiel: cGMP-gesteuerter Kanal: Ohne cGMP ist der Kanal geschlossen. Bei Erhöhung der cGMP-Konzentration wird der Offenzustand immer häufiger, bis der Kanal bei sehr hoher cGMP-Konzentration fast immer offen ist. Bei dem hier gezeigten Versuch mit einem cGMP-gesteuerten Kanal wurden folgende Liganden-Konzenrationen eingesetzt: 5 mM cGMP 10 mM cGMP 30 mM cGMP 50 mM cGMP 100 mM cGMP 300 mM cGMP Der Einzelkanalstrom beträgt 1.5 pA (1.5x10-12 A)