Untersuchungen zur Funktion der Bindungsdomäne für zyklische Nukleotide für die Aktivierung von HCN-Kanälen

Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der liganden-abhängigen Aktivierung von durch zyklische Nukleotide (CN) aktivierten Ionenkanälen. Der Fokus liegt dabei auf den HCN (hyperpolarizationactivated cyclic-nucleotide modulated)-Kanälen des Säugers. HCN-Kanäle sind Tetramere, in denen die CN-induzierte Aktivierung durch vier intrazelluläre C-terminale Bindungsstellen (CNBDs) vermittelt wird. Die CNBDs sind mit der letzten transmembranären Helix (S6) über sogenannte C-linker (CL) verbunden, wodurch sich eine ebenfalls tetramere intrazelluläre Struktur ausbildet.

Es kommen verschiedene Methoden, einschließlich Elektrophysiologie, Mutagenese und Patch-Clamp-Fluorometrie (Kombination aus Elektrophysiologie und Fluoreszenzmikroskopie) zur Anwendung, um Konformationsänderungen in der intrazellulären CL-CNBD Region zu beobachten. Wir wollen sowohl die durch Konformationsänderungen hervorgerufene Kinetik von Ionenströmen und Fluoreszenzänderungen umgebungssensitiver Fluorophore untersuchen, als auch das Bindungsverhalten fluorophor-gekoppelter cAMP-Derivate. Die Interpretation der experimentellen Daten erfolgt mit Hilfe von MD-Simulationen in Kooperation mit H. Gohlke (P7) sowie durch Weiterentwicklung unserer Markov-Modellierungsstrategien, unterstützt durch F. Noé (P8).