Diabetologie und Stoffwechsel 2008; 3 - A150
DOI: 10.1055/s-2008-1076297

Allosterische Kontrolle der ATP-induzierten SUR1/Kir6.2 Blockade

M Schwanstecher 1, B Pieper 1, M Beyer 1, M Schulz 1, C Schwanstecher 1
  • 1Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Molekulare Pharmakologie und Toxikologie, Braunschweig, Deutschland

Einleitung: ATP-sensitive Kaliumkanäle (KATP-Kanäle) sind von zentraler Bedeutung für die Sekretion von Insulin, wobei Blocker (z.B. Glibenclamid) und Öffner (z.B. Diazoxid) ihre spezifische pharmakologische Wirkung über unterschiedliche Bindungsstellen auf der Sulfonylharnstoffrezeptor (SUR)-Untereinheit des Kanals vermitteln. Die allosterische Interaktion zwischen diesen Bindungsstellen kann durch Punktmutationen innerhalb der Sulfonylharnstoff-bindenden Region in der zweiten transmembranären Domäne von SUR1 beeinflusst werden.

Fragestellung: Die Wirkung einiger dieser Mutationen in der allosterischen Kontrolle der ATP-induzierten SUR1/Kir6.2 Hemmung sollte analysiert werden.

Methodik: Zu diesem Zweck wurden SUR1- und Kir6.2-Mutationen konstruiert, transient in COS-Zellen exprimiert und in der inside-out Konfiguration der Patch-Clamp Technik analysiert.

Ergebnis: Der EC50 für die ATP-induzierte Hemmung (10µM) nahm durch Zugabe von Mg2+ (freie Endkonzentration=0.7 mM) leicht zu (EC50=15µM). Diese Rechtsverschiebung wurde deutlich größer durch SUR1-Punktmutationen, welche die negativ allosterische Interaktion zwischen den Bindungsstellen für Sulfonylharnstoffe und Kaliumkanalöffnern aufhoben (EC50 für die ATP-induzierte Kanalhemmung in Gegenwart von Mg2+=100µM). Umgekehrt induzierten diese Mutationen in SUR1/Kir6.2G334D-Kanälen ohne Empfindlichkeit für inhibitorisches ATP einen klaren Anstieg der Kanal-aktivierenden Potenz von MgATP.

Schlussfolgerung: Die Ergebnisse stützen ein komplexes Modell allosterischer Interaktionen, bei dem die Empfindlichkeit der inhibitorischen ATP-Bindungsstelle auf Kir6.2 durch zwei separate Bindungsstellen für MgATP auf SUR1 reguliert wird.