WSR061 Poren, Pumpen und Kanäle: Wie Ionenkanäle Potentiale steuern

In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über die Architekturen unterschiedlicher Ionenkanäle.

Tetramer Struktur eines Ionenkanals, hier ist ein CNGA1 Rezeptor dargestellt (PDB ID:7LFW), DOI: 10.1016/j.neuron.2021.02.007; Quelle: Haoran Liu, AG Sun

Hans-Dieter erklärt die beiden grundlegenden Bauformen und die prinzipielle Funktion von Ionenkanälen, die entweder als Tetramer oder auch als Pentamer in unterschiedlichen Zellen vorkommen können.

Besonderer Dank gilt Haoran Liu, der als Doktorand in der Gruppe von Han Sun, in der auch Bernd arbeitet, einige Darstellungen der unterschiedlichen Ionenkanal Architekturen zur Verfügung gestellt hat.

Durch den Transport der Ionen bildet sich an der Membran der jeweiligen Zellen ein Potential aus. Die Änderung dieser Potentiale mit Hilfe der unterschiedlichen Ionenkanal-Typen ist entscheidend für den Ablauf diverser physiologischer Prozesse, die viel weiter reichen als die hier gezeigten molekuaren Modelle und Themen anderer Wirkstoffradio Episoden.

Im September feiert das Wirkstoffradio sein 5 -jähriges Bestehen, daher lädt Bernd alle Hörer:Innen ein, jetzt schon Vorschläge für eine Jubiläumsveranstaltung zu machen.

(Im Podcast gibt es Kapitelmarken, die den Zwischenüberschriften hier im Text entsprechen, so dass es einfacher ist, bestimmte Teile erneut zu hören. Nicht jede Kapitelmarke hat eine Zwischenüberschrift, manchmal fassen wir mehrere Kapitel zusammen.)

Alpha Ketoglutarsäure

Struktur von alpha-Ketoglutarsäure; Quelle: Edgar181, Public domain, via Wikimedia Commons

Suximid und Succinimide

Suximide ist der INN Name der Succinimid-Derivate, die als Wirkstoffe zur Behandlung von epileptischen Krampfanfällen verwendet werden.

Struktur von Succinimid, das acide Wasserstoffatom ist blau markiert; Quelle: Tjbroom, Public domain, via Wikimedia Commons

Exkurs: Das acide H am Imid

Woher kommt der Name Suximide?

Ionenkanäle Einführung

Poren, Pumpen und Kanäle

Spezifische Kationenkanäle

    • Kaliumkanal – Wikipedia Artikel
    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Jing Xue, Yan Han, Weizhong Zeng, Yan Wang, and Youxing Jiang.  Structural mechanisms of gating and selectivity of human rod CNGA1 channel. Neuron 2021. 109, 8: 1302–1313. doi: 10.1016/j.neuron.2021.02.007
    • Struktur des gezeigten Tetramers, PDB ID: 7LFW
Tetramerstruktur eines Ionenkanals, hier ist ein CNGA1 Rezeptor dargestellt(PDB ID:7LFW), DOI: 10.1016/j.neuron.2021.02.007; Quelle: Haoran Liu, AG Sun

Transport der Kationen

    • Α-Helix – Wikipedia Artikel
    • Hydratisierung – Wikipedia Artikel
    • Coulombsches Gesetz – Wikipedia Artikel
    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Johann Biedermann, Sebastian Braunbeck, Andrew J. R. Plested, and Han Sun. Nonselective cation permeation in an AMPA-type glutamate receptor. Proceedings of the National Academy of Sciences 2021. 118, 8: e2012843118. doi: 10.1073/pnas.2012843118
    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Shi, C.; He, Y.; Hendriks, K.; de Groot, B. L.; Cai, X.; Tian, C.; Lange, A. & Sun, H.
      A single NaK channel conformation is not enough for non-selective ion conduction. Nat Commun 2018.9, 717. doi: 10.1038/s41467-018-03179-y
    • Inonenkanal Projekt – link zu den Ionenkanal Videos. Dort sieht man auch sehr gut die von Hans-Dieter erwähnte Zunge mit der kleinen Helix.
Ionentransport durch einen Kaliumkanal. DOI: doi: 10.1038/s41467-018-03179-y; Quelle: Han Sun

Ionenverteilungen

Unterscheidung Na- und Ca- zu K-Kanäle

Pentamerstrukturen

 

Pentamerstruktur eines Ionenkanals, hier ist ein Glycin Rezeptor dargestellt (PDB ID:6UD3) DOI: 10.1038/s41467-020-17364-5; Quelle: Haoran Liu AG Sun

Steuerung der Ionenkanäle

Membranpotentiale

Ruhepotential

Aktionspotential

Rückblick auf die Antikonvulsiva

Die Na-K-Pumpe

5 Jahre Wirkstoffradio

WSR001 Was sind Wirkstoffe? – Interview mit Prof. Höltje – Link zur Episode

Das Wirkstoffradio geht in sein 5. Jahr, daher ruft Bernd dazu auf, Wünsche oder Vorschläge wie man das Jubiläum des Wirkstoffradios feiern könnte, an [Jubiläum] zu senden.


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