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Identifizierung nach 25 Jahren: Unbekannter großer Ionenkanal im Herzen ist das Pannexin-1

14.01.2011
RUB-Mediziner berichten im Journal of Biological Chemistry

Schon vor 25 Jahren entdeckte eine RUB-Arbeitsgruppe einen besonders großen Ionenkanal in Herzmuskelzellen, dessen Identität seither ein Rätsel war. Zwei Arbeitsgruppen der Medizinischen Fakultät der RUB konnten jetzt endlich das Geheimnis lüften: Es handelt sich um den Pannexin-1-Kanal, der erst vor wenigen Jahren erstmals beschrieben wurde. Er kommt unter anderem im Gehirn vor und wird dort zum Beispiel für epileptische Ereignisse verantwortlich gemacht. Er könnte auf ähnliche Weise auch an der Entstehung von Herzrhythmusstörungen beteiligt sein, mutmaßen die Arbeitsgruppen um Prof. Dr. Lutz Pott und Prof. Dr. Rolf Dermietzel. Sie berichten in der aktuellen Ausgabe des Journal of Biological Chemistry.


Vordergrund: Typisches Signal von Pannexin-1 Kanälen (dunkelorange), Hintergrund: isolierte Herzmuskelzelle mit grün leuchtenden Pannexin-1 Kanälen blauen Zellkernen.

Großer Kanal, schnelle Signalweiterleitung

Das erst vor wenigen Jahren entdeckte Pannexin-1-Kanalprotein ist Mitglied einer Familie von Proteinen, die am Aufbau von elektrischen Schaltstellen zwischen Nervenzellen (Synapsen) beteiligt sind. Durch das kontrollierte Öffnen und Schließen ermöglicht der Kanal den Ausstrom geladener Teilchen und somit zum Beispiel im Gehirn oder der Netzhaut des Auges die besonders schnelle Weiterleitung elektrischer Signale. Eines der charakteristischen Merkmale dieser Kanäle ist ihre außergewöhnliche Größe. Werden sie unkontrolliert geöffnet, kann das gefährliche Folgen haben. Sie lassen vergleichsweise große Mengen von Stoffen aus Zellen ausströmen, die physiologisch bedeutsam sind und Regelkreise durcheinander bringen können. Man vermutet daher, dass Pannexin-1-Kanäle verschiedene krankhafte Prozesse (mit-)verursachen, etwa bestimmte Formen der Epilepsie.

Zusammenarbeit bringt den Erfolg

Zwei Forschungsgruppen der Medizinischen Fakultät der RUB konnten jetzt in interdisziplinärer Zusammenarbeit nachweisen, dass es sich bei dem seit 25 Jahren rätselhaften Ionenkanal in Herzmuskelzellen genau um diesen Pannexin-1-Kanal handelt. Der unbekannte, ungewöhnlich große Kanal wurde von der RUB-Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Lutz Pott (Abteilung für Zelluläre Physiologie) im Jahr 1986 zum ersten Mal im Journal Nature beschrieben. Versuche zur Identifizierung der molekularen Identität des Kanals waren aber nicht schlüssig.

Nächste Frage: Wozu benutzen Herzmuskelzellen den Kanal?

Unabhängig von dieser Suche charakterisierte die Arbeitsgruppe „Molekulare Hirnforschung“ am Neuroanatomischen Institut molekular- und zellbiologisch Kanalproteine in elektrischen Synapsen. Die funktionelle Analyse eines dieser Proteine führte zu der Annahme, dass das Pannexin-1-Protein für die Kanalaktivität in Herzmuskelzellen verantwortlich sein könnte. Um diese Frage zu klären, arbeiteten die beiden Gruppen zusammen. „Und tatsächlich konnten wir mit elektrophysiologischen, molekularbiologischen und bildgebenden Methoden nachweisen, dass Herzmuskelzellen über Pannexin-Kanäle verfügen“, freut sich PD Dr. Georg Zoidl. „Das unkontrollierte Öffnen dieser Kanäle hat vermutlich katastrophale Folgen für den Herzrhythmus, der durch elektrische Signale gesteuert wird.“ Es bleibt daher aufzuklären, wozu die Herzmuskelzellen Pannexin-1-Kanäle benutzen. PD Dr. Marie-Cécile Kienitz und PD Dr. Georg Zoidl werden dazu das interdisziplinäre Forschungsvorhaben fortsetzen und die klinisch relevante Fragestellung an genetisch modifizierten Mäusen und Zellkulturmodellen bearbeiten.

Titelaufnahme

Marie-Cécile Kienitz, Kirsten Bender, Rolf Dermietzel, Lutz Pott, Georg Zoidl: Pannexin 1 Constitutes the Large Conductance Cation Channel of Cardiac Myocytes. In: JBC 286, 290-298, doi: 10.1074/jbc.M110.163477

Weitere Informationen

PD Dr. Georg Zoidl, Medizinische Fakultät der RUB,
Tel. 0234/32-25018, E-Mail: georg.zoidl@rub.de
PD Dr. Marie-Cécile Kienitz, Medizinische Fakultät der RUB,
Tel. 0234/32-29206, E-Mail: cecile.kienitz@rub.de
Redaktion: Meike Drießen

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

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