Für die Schmerz- und Temperaturempfindung, die Geschmackswahrnehmung aber auch beim Kalziumtransport ins Herz spielen sogenannte TRPC-Ionenkanäle eine wichtige Rolle. Grazer Forscher nutzen künstliche Fett-Moleküle, die sich durch Licht steuern lassen, um die Funktion und Wirkung dieser Membranproteine genau zu untersuchen. Ihre Ergebnisse haben sie im Journal Nature Chemical Biology publiziert.
Herzzellen brauchen Kalzium, um richtig funktionieren zu können. Wird jedoch über die sogenannten TRPC-Ionenkanäle zu viel Kalzium in die Herzmuskelzelle eingeschleust, kann sich eine Herzmuskelerkrankung entwickeln. Das haben Forscher um Klaus Groschner vom Lehrstuhl für Biophysik an der Med-Uni Graz bereits vor Jahren entdeckt. Ein langfristiges Ziel ihrer Forschung ist es daher, die Funktion dieser Ionenkanäle beeinflussen zu können. Die Erforschung der genauen Funktionsweise dieser Transmembranproteine ist jedoch ein schwieriges Unterfangen.
Ladungsverteilung verschiebt sich
Das spezielle Membranprotein TRPC3 (transient receptor potential channel 3) ist ein Membranprotein und funktioniert als Ionenkanal in zahlreichen Körperzellen, schilderte Groschner im Gespräch mit der APA. Unter anderem wird es im Herzen exprimiert. Wenn es aktiviert wird, schleust es elektrisch geladene Teilchen - Ionen - in das Zellinnere, wie Groschner erklärte. Dadurch verschiebt sich die Ladungsverteilung zwischen dem Innen und Außen der Zelle und es entsteht ein elektrischer Reiz, durch den das Signal weitergeleitet wird. Angesteuert wird TRPC3 auch von einem Fett-Metaboliten namens Diacylglycerol (DAG).
Hier setzen die aktuellen Forschungen der Med-Uni Graz und der Kollegen des Grazer Forschungsverbundes BioMedTech sowie Linzer Kollegen zuletzt an. Sie haben auf Grundlage des Lipid-Mediators DAG durch gezielte genetische Veränderungen ein künstliches Molekül entwickelt. Auf dieses reagiert der TRPC3-Ionenkanal ebenso sensitiv - und das künstliche Fettmolekül selbst reagiert auf Licht. Dieser künstliche Lipid-Mediator wurde somit von außen ein- und ausschaltbar und damit zum Werkzeug für die Forschergruppe, um Zellfunktionen gezielt zu kontrollieren, schilderte Groschner.
Mithilfe dieses DAG-Photoswitch (OptoDArG) und unterschiedlicher Stimulierung durch Licht konnte die Gruppe den Mechanismus der Lipidsensitivität des TRPC3-Kanals weiter aufklären.
Service: Lichtenegger M., Tiapko O., Svobodova B., Stockner T., Klaus Groschner et al.: "An optically controlled probe identifies lipid-gating fenestrations within the TRPC3 channel", Nature Chemical Biology, März 2018, https://www.nature.com/articles/s41589-018-0015-6
(APA/red, Foto: APA/Med Uni Graz)
