Synthese von Kaliumkanalproteinen
Pflanzen nehmen Kalium (K+) auf und transportieren das lebenswichtige Mineral über so genannte spannungsgesteuerte K+-Kanäle. K+-Kanäle werden in drei Arten unterteilt: Kin, Kout und Kweak. Kin vermittelt die Aufnahme und Kout die Abgabe, Kweak hingegen reguliert Aufnahme oder Transport in beide Richtungen. Trotz des strukturell ähnlichen Aufbaus dieser Kanäle sind ihre Funktionen unterschiedlich oder sogar gegensätzlich. Das EU-finanzierte Projekt REGOPOC (Regulation of plant potassium channels) untersuchte nun die molekulare Basis der funktionellen Diversität bei spannungsgesteuerten K+-Kanälen. Zunächst wurden computergestützte Modelle der Struktur und Funktion dieser Kanäle entwickelt, die Aufschluss darüber geben, welche Domänen der einzelnen Kanalproteine ausgetauscht werden können, ohne dass die Funktion beeinflusst wird. Anschließend synthetisierten die Forscher ein Kin-Kout-Kanalpaar, das zwar die ursprünglichen Funktionen beibehält, auf Proteinebene aber eine mehr als 90%ige Ähnlichkeit aufweist. An diesem Kanalpaar kann nun der Gating-Prozess bei K+-Kanälen untersucht werden. Diese Kombination aus Modell und experimenteller Studie ist ein neuer Ansatz in der Forschung, um Struktur und Funktion von K+-Kanälen zu klären. Studien dieser Art sind Basis für die Optimierung der Kaliumabsorption und -verteilung bei Pflanzen, die besonderen Umweltbedingungen ausgesetzt sind.
Schlüsselbegriffe
Kalium, Kanalproteine, Pflanzenzellen, K+-Kanäle, REGOPOC