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Nf01_2009 - Knöpfel, Thomas

Abb.1: Struktur und Funktion spannungsgesteuerter Membranproteine. (A) Schematische Sekundärstruktur aus transmembranen Segmenten (numeriert von S1 bis S6) des spannungsgesteuerten Kaliumkanals Kv1, der spannungsabhänigen Phosphatase VSP und des spannungsgesteuerten Protonenkanals Hv1 (von oben nach unten). Aus den Strukturelementen von S5 bis S6 (Porendomäne) in Kv1 wird durch Tetramerisierung mit anderen Kv1-Einheiten der eigentliche Ionenkanal gebildet. Die Struktur von S1 bis S4 ist der eigentliche Spannungssensor (VSD). In VSP steuert der Spannungssensor die Aktivität einer Phospatase (Phosphoinositide 3-Kinase). In Hv1 ist der Protonen-Permeationsweg Teil des Spannungssensors. (B) Aminosäuresequenzen spannungsgesteuerter Proteine im Bereich des vierten transmembranen Segments (S4): Shaker Kaliumkanal (drosophila melanogaster), KvAP, bacterieller Kaliumkanal (aeropyrum pernix), Kv1.2, Kaliumkanal des Maus (mus musculus), Kv2.1, Kaliumkanal (Maus), Ci-VSP, VSP der Schlauchseescheide (cionas intestinalis) und Ci-Hv, der Hv-Protonenkanal der Schlauchseescheide. Polare Endgruppen Arginin (R) und Lysin (K) sind rot markiert. (C) Der Spannungssensor reagiert auf Änderunges des Membranpotenzials vom Ruhepotenzial zu positiven Potenzialen durch eine Auswärtsbewegung des S4-Segments. Die Richtung des elektrischen Felds (angedeutet durch intra- und extrazelluläre +/- Ladung) gibt sich aus der Verteilung ionischer Überschussladung an der Membrangrenzfläche.

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