Leif Hommers

• G-Protein-gekoppelte einwärtsgleichrichtende Kalium-Kanäle sind durch zwei Eigenschaften gekennzeichnet: (I) Die Leitfähigkeit für K+-Ionen ist positiv des Kalium-Gleichgewichtspotentials reduziert und (II) die Kanal-Aktivität wird durch Bindung von G betagamma-Dimere heterotrimerer Gi/o-Proteine reguliert. In der Literatur wurde die Aktivierung von GIRK-Kanälen als eine Zunahme ihrer Offenwahrscheinlichkeit unabhängig vom Membranpotential beschrieben. Die vorliegenden Untersuchungen zeigten, dass es bei starker Aktivierung des GIRK-KanalsG-Protein-gekoppelte einwärtsgleichrichtende Kalium-Kanäle sind durch zwei Eigenschaften gekennzeichnet: (I) Die Leitfähigkeit für K+-Ionen ist positiv des Kalium-Gleichgewichtspotentials reduziert und (II) die Kanal-Aktivität wird durch Bindung von G betagamma-Dimere heterotrimerer Gi/o-Proteine reguliert. In der Literatur wurde die Aktivierung von GIRK-Kanälen als eine Zunahme ihrer Offenwahrscheinlichkeit unabhängig vom Membranpotential beschrieben. Die vorliegenden Untersuchungen zeigten, dass es bei starker Aktivierung des GIRK-Kanals durch G betagamma-Dimere auch zu einer Abschwächung der Einwärtsgleichrichtung kommt. Im heterologen Expressionssystem konnte bei Rezeptor-Stimulation mit Agonist die Einwärtsgleichrichtung von GIRK-Kanälen abhängig von der Stärke der Koexpression von G betagamma-Dimeren geschwächt werden. Dieser Effekt entstand nicht durch eine Veränderung der Affinität, mit der Polyamine und Mg2+-Ionen den GIRK-Kanal membranpotentialabhängig blockieren. Die Kinetik, mit der Polyamine den GIRK-Kanal blockieren, war nicht verändert; eine Erhöhung der intrazellulären Mg2+-Konzentration um den Faktor 20 konnte eine Abschwächung der Einwärtsgleichrichtung nicht mindern. Es wurde vermutet, dass eine Änderung der Konformation von Strukturen nahe des Selektivitätsfilters die Abschwächung der Einwärtsgleichrichtung verursacht. Gestützt wurde diese Vermutung zum einen dadurch, dass Ba2+- und Cs+-Ionen, die von extrazellulärer Seite her den Kanal an Strukturen nahe des Selektivitätsfilters blockieren können, unter schwach einwärtsgleichrichtenden Bedingungen eine geringere Bindungsaffinität hatten und zum anderen dadurch, dass das relative Ausmaß des GIRK-Kanal-Blocks durch Cs+-Ionen mit der Stärke der Einwärtsgleichrichtung korrelierte.…
• G Protein-coupled inwardly rectifying potassium channels (GIRK channels) conduct K+ ions at membrane potentials negative of the potassium reversal potential and are activated by binding of G betagamma subunits of heterotrimeric Gi/o proteins. Activation of GIRK channels was described to be a process, which results in an increase in open probabilty independent of the membrane potential. The investigations of this thesis enhance this modell by supoorting evidence, that the degree of rectification becomes weakened upon strong GIRK channelG Protein-coupled inwardly rectifying potassium channels (GIRK channels) conduct K+ ions at membrane potentials negative of the potassium reversal potential and are activated by binding of G betagamma subunits of heterotrimeric Gi/o proteins. Activation of GIRK channels was described to be a process, which results in an increase in open probabilty independent of the membrane potential. The investigations of this thesis enhance this modell by supoorting evidence, that the degree of rectification becomes weakened upon strong GIRK channel activation. The weakened inward rectification was not associated with a shift in Mg2+ or polyamine binding affinities towards GIRK. It was concluded, that structeres close to the selectivity filter may be involved in the process, as proposed by the finding, that Cs+ and Ba2+ block (which is considered to take place near the selectivity filter) is less efficient in weakly inward rectifying GIRK channels.…