Extrazellulärer Kaliumionenindikator
Entwicklung eines genetisch kodierten extrazellulären Kaliumionenindikators
Eine konstante intra- und extrazelluläre Kaliumionenkonzentration (K⁺) ist für das Überleben und die korrekte Funktion von Zellen unerlässlich. In Kardiomyozyten kann eine pathologisch erhöhte extrazelluläre K⁺-Konzentration hochfrequente Herzrhythmusstörungen auslösen, die zum plötzlichen Herztod führen. Es wird spekuliert, dass eine hochfrequente De- und Repolarisation von Kardiomyozyten zu einer extrazellulären K⁺-Akkumulation und einem intrazellulären K⁺-Verlust führen kann, was theoretisch die Zellen depolarisieren und die Arrythmien stabilisieren könnte. Um extra- und intrazelluläre K⁺-Konzentrationen in Kardiomyozyten zu messen, verwenden und modifizieren wir intrazelluläre genetisch kodierte Kaliumionenindikatoren (GEPIIs), die auf dem bakteriellen K⁺- Bindungsprotein zwischen zwei Fluoreszenzproteinen basieren, um die K⁺-Erhöhung durch FörsterResonanz-Energietransfer sichtbar zu machen. Da die N-Glykosylierung von GEPII im sekretorischen Weg ihre K⁺-Empfindlichkeit aufhebt, entwickeln wir neuartige mutierte GEPII-Proteine ohne N-Glykosylierung, die sich für Messungen der extrazellulären K⁺-Konzentration eignen. Diese Proteine werden es in Zukunft ermöglichen, die Auswirkungen schneller elektrischer Aktivität auf die extrazelluläre K⁺-Homöostase in Herzgewebe und im Gehirn zu untersuchen.