Labormanagement

Der Sehvorgang in der Netzhaut unseres Auges beginnt in den Außensegmenten der Sehstäbchen und Sehzapfen. Die Außensegmente beherbergen alle Komponenten, die für die „Übersetzung“ eines Lichtreizes in ein biochemisches/biophysikalisches Signal (Sehkaskade) benötigt werden. Sehstäbchen besitzen typischerweise drei ungewöhnliche Glutamat-reiche Proteine, die sogenannten GARPs (glutamic acid-rich proteins): zwei lösliche Formen, GARP1 und GARP2, und die membranständige B1-Untereinheit des zyklisch-Nukleotid gesteuerten Ionenkanals (CNG-Kanal), die einen GARP’-Anteil an ihrem zytoplasmatischen N-Terminus trägt.

Die GARPs besitzen zwar eine niedrige Affinität für Kalzium-Ionen (Ca2+), sie können Ca2+ aber mit hoher Kapazität binden. Der GARP‘-Anteil des CNG-Kanals könnte damit als „molekulares Kabel“ dienen, das Ca2+ von Zelläußeren durch den Kanal zur Oberfläche der Diskmembran „leitet“ und dadurch die subzelluläre Ausbreitung der Ca2+-Signale kontrolliert. Wir vermuten deshalb, dass die GARPs zur Ca2+-abhängigen Adaptation der Sehstäbchen an Licht beitragen.

Man weiss, dass GARPs mit anderen Proteinen am Rand der Diskmembran interagieren. Eine Analyse der Aminosäuresequenz ergab, dass GARPs typische Merkmale „ungefalteter“ Proteine besitzen: Mit Hilfe biophysikalischer Techniken, darunter size-exclusion Chromatographie, dynamische Lichtstreuung (DLS), NMR- und CD-Spektroskopie, konnten wir bestätigen, dass GARPs tatsächlich größtenteils ungefaltet sind.

Analytische Ultrazentrifugation und chemische Vernetzungsreaktionen ergaben, dass GARPs in einem Monomer-Multimer-Gleichgewicht vorliegen. Die Ergebnisse lassen schließen, dass Funktion und strukturelle Unordnung der GARP-Proteine miteinander verknüpft sind. Möglicherweise dienen GARPs als flexible Abstandhalter oder Adapter, die den CNG-Kanal in der Plasmamembran mit dem Peripherin in der Diskmembran verbinden, sodass ein Stapel ringförmiger Proteinkomplexe entlang der Längsachse des Aussensegmentes entsteht. Die GARPs könnten so die strukturellen Voraussetzungen für die Wechselwirkung der Proteine schaffen, die am Rand der Disks an der Sehkaskade beteiligt sind.

Wir möchten die Proteinwechselwirkungen am Randbereich auf Einzelmolekülebene weitergehend mit Hilfe biochemischer/biophysikalischer Techniken wie beispielsweise Kyro-Elektronenmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und hochauflösender Transmissonselektronenmikroskopie (TEM) untersuchen.

Publikationen

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