| Popis: |
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden elektrophysiologische Eigenschaften verschiedener Untereinheiten von zyklisch Nukleotid-gesteuerten Ionenkanälen (CNG- Kanälen) charakterisiert sowie Hinweise für eine Beteiligung von CNG-Kanälen an der Eizellpeptid-induzierten Signaltransduktion in Spermien erbracht. Der CNG-Kanal aus den Augen und Antennen von Drosophila (DmCNGC$\alpha$) ist der bisher einzige klonierte CNG-Kanal aus Wirbellosen. Die Aktivierungskonstante für cGMP liegt bei $\sim$ 13 $\mu$M und ist im Bereich von ± 80 mV spannungsunabhängig. cAMP aktiviert den Kanal etwa 30-40fach weniger effizient (K$_{1/2}$-Wert: 400-500 $\mu$M, bei ± 80 mV). Der Hill-Koeffizient, ein Maß für die Kooperativität eines Systems, beträgt bei beiden Liganden 1,5. Der maximale mit cAMP-aktivierbare Strom ist ein Drittel kleiner als der cGMP-aktivierbare Strom. DmCNGC$\alpha$ unterscheidet nur schwach zwischen monovalenten Kationen. Die Reihenfolge der relativen Permeabilitäten (P$_{x^{+}}$/P$_{K^{+}}$) ist: NH$^{+}_{4}$ (2,31) > K$^{+}$ (1) > Na$^{+}$ (0,95) > Li$^{+}$ (0,94) > Rb$^{+}$ (0,84) > Cs$^{+}$ (0,58). Die Permeabilitäten von Mg$^{2+}$- und vor allem von Ca$^{2+}$-Ionen im Vergleich zu K$^{+}$-Ionen (11,2 bzw. 34,9) sind sehr hoch. Abgesehen von derSpannungsunabhängigkeit der Aktivierungskonstanten und der bemerkenswert hohen Ca$^{2+}$Permeabilität gleichen diese Eigenschaften von DmCNGC$\alpha$ denen der CNG-Kanäle aus Wirbeltieren. Im Hinblick auf die Ionen-Selektivität und den linearen Verlauf der Strom/Spannungs-Kurven ähnelt DmCNGC$\alpha$ der lichtabhängigen Leitfähigkeit in Photorezeptoren von $\textit{Drosophila}$. Für DmCNGC$\alpha$ wird daher eine Beteiligung an der Phototransduktion von $\textit{Drosophila}$ angenommen. Die relative Permeabilität divalenter Kationen wurde auch für die $\alpha$-Untereinheiten der CNG-Kanäle aus Wirbeltieren (Rind) bestimmt. Sie beträgt beim Sehstäbchen-Kanal brCNGC$\alpha$ für Ca$^{2+}$ 3,1 bzw. für Mg$^{2+}$ 3,3, beim Sehzapfen-Kanal bcCNGC$\alpha$ 10,9 bzw. 9,3und beim Riechzellen-Kanal boCNGC$\alpha$ 6,8 bzw. 11,9. Die unterschiedlichen Permeabilitäten beeinflussen den prozentualen Anteil des Ca$^{2+}$-Stroms am Gesamtstrom und prägen dadurch die physiologische Bedeutung eines jeden CNG-Kanals bei der Depolarisation der Zelle oder bei der Vermittlung eines Ca$^{2+}$-Signals. Bei der heterologen Koexpression der $\alpha$- und $\beta$-Untereinheiten aus Rinder-Sehstäbchen (brCNGC$\alpha$, brCNGC$\beta$) ändert sich die Spezifität und Empfindlichkeit für cAMP bzw. cGMP nicht wesentlich im Vergleich zum $\alpha$-Homooligomer. Dagegen ist die Ionen-Selektivität, [...] |
