title: Die Rolle der 14-3-3-Proteine beim Vorwärtstransport von Kaliumkanälen
creator: Heusser, Katja
subject: 570
subject: 570 Life sciences
description: Kaliumkanäle, die wie andere Ionenkanäle und Membrantransportproteine ein wichtiges Bindeglied zwischen dem extrazellulären bzw. luminalen Raum und dem Zellinneren darstellen, spielen eine Rolle in diversen zellulären Prozessen wie Aufrechterhaltung des Membranpotentials, Frequenz und Verlauf von Aktionspotentialen, Sekretion und Signaltransduktion. Sie bilden temporär Poren in der Membran, durch die hochselektiv Kaliumionen entlang eines elektrochemischen Gradienten transportiert werden können. Ihre Einbindung in zahlreiche physiologische Prozesse impliziert ihre strikte Regulation auf mehreren Ebenen, angefangen bei der Gewebe-spezifischen Expression über die Kontrolle der Kopienzahl am Ort ihrer Aktivität, bis hin zu den Regulationsmechanismen der Öffnungswahrscheinlichkeit der Pore und der Ionenselektivität. Ein funktioneller Kaliumkanal wird durch die Zusammenlagerung von homomeren oder heteromeren Untereinheiten gebildet, wobei bis zu vier primäre oder !-Untereinheiten den Kanal bilden und mit weiteren akzessorischen bzw. "-Untereinheiten assemblieren können. Für die Funktionalität von pankreatischen ATP-sensitiven Kaliumkanälen ist eine stöchiometrisch korrekte Assemblierung der beiden Untereinheiten Kir6.2 und SUR1 essentiell. Vier Kanal-bildende Untereinheiten Kir6.2 müssen sich mit vier regulatorischen SUR1-Untereinheiten zu einem Oktamer zusammenlagern, damit der am Prozess der Insulinsekretion beteiligte Kaliumkanal zur Plasmamembran transportiert werden kann. Die Regulation auf der Ebene der Assemblierung erfolgt durch die Anwesenheit von ER-Lokalisationssignalen in den zytosolischen Domänen beider Proteinuntereinheiten. Diese Arginin-haltigen Motive (RKR) werden von zwei gegensätzlich wirkenden Interaktionspartnern erkannt: Einzelne bzw. unvollständig oder falsch zusammengelagerte Untereinheiten werden durch die COPI-Maschinerie zum ER zurückgeführt, während zytosolische 14-3-3-Proteine am Vorwärtstranport zur Plasmamembran beteiligt sind. Im Verlauf dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass 14-3-3-Proteine nicht nur spezifisch Kir6.2-Reporterproteine binden können, sondern dass diese Proteine am Transport des vollständigen, heterooktameren KATP-Kanalkomplexes beteiligt sind. Die Interaktion ist dabei eng an den Multimerisierungsstatus gekoppelt und involviert Aminosäurebereiche außerhalb der ER-Lokalisationssequenz in Kir6.2. Dabei ist die Aufgabe der 14-3-3-Proteine letztlich die Inaktivierung der Arginin-Signale in der Untereinheit SUR1, denn die Signale von Kir6.2 werden durch die korrekte Assemblierung mit SUR1 maskiert. Die 14-3-3-Proteine dienen dabei ausschließlich der Qualitätskontrolle und spielen keine Rolle beim Vorwärtstransport per se, denn sie haben keinen Einfluss auf den Transport des Kanals zur Zelloberfläche, wenn alle acht ER-Lokalisationssignale im KATP-Komplex mutiert sind. Die Untersuchung eines Kir6.2-Reporterproteins in Bäckerhefezellen, in denen jeweils nur eine von den insgesamt sieben Säuger-14-3-3-Isoformen exprimiert wird, deuten auf eine 14-3-3-Isoform-Spezifität beim Vorwärtstransport von Membranproteinen hin. So ist denkbar, dass verschiedene 14-3-3-Isoformen den Transport pankreatischer KATP-Kanäle in verschiedene Kompartimente regulieren, da diese offensichtlich hauptsächlich in Insulin-enthaltenden sekretorischen Vesikeln und nur in geringer Kopienzahl an der Plasmamembran präsent sind. Eine vergleichbare Aufgabe in der Qualitätskontrolle nehmen 14-3-3-Proteine bei den Zwei-Poren-Kaliumkanälen TASK1 und TASK3 ein. Hier erkennen 14-3-3-Proteine ein neu entdecktes Arginin-haltiges ER-Lokalisationssignal im C-Terminus der Kanalproteine und sind wie bei KATP-Kanälen für die Inaktivierung dieses Signals verantwortlich, woraufhin die Kanäle an die Plasmamembran transportiert werden können.
date: 2006
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/7076/1/Katja_Heusser_Dissertation.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00007076
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-opus-70762
identifier:   Heusser, Katja  (2006) Die Rolle der 14-3-3-Proteine beim Vorwärtstransport von Kaliumkanälen.  [Dissertation]     
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rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
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language: ger