Charakterisierung des humanen P2X7-Rezeptors auf Einzelkanalebene
Creators: name: Riedel, Thomas
Publisher: name: Universitäts- und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt
Year: 2008
Subjects: subject: Purinozeptor
subject: Biomembran
subject: Leitfähigkeit
subject: Elektronische Publikation
subject: Hochschulschrift
subject: Online-Publikation
subject: Zsfassung in engl. Sprache
subject: 612.01

description: Humane P2X7-Rezeptoren wurden heterolog in Xenopus leavis Oozyten exprimiert. Mit Hilfe der patch-clamp-Technik wurden Einzelkanalströme in der outside-out-Konfiguration gemessen. Die Offenwahrscheinlichkeiten zeigten eine starke ATP4--Abhängigkeit mit EC50-Werten von ca. 0,1 mM [ATP4-]. Aktivierung und Deaktivierung wiesen exponentielle Zeitverläufe mit Zeitkonstanten im Bereich von 20 ms mit einer leichten ATP-Abhängigkeit der Aktivierungszeiten auf. Die Kinetik der Kanalöffnungen lässt ich mit einem linearen C-C-C-O mit zwei identischen ATP-Bindungsstellen beschreiben. Einzelkanalkinetik und Permeationseigenschaften blieben auch bei lang andauernder Aktivierung des P2X7-Kanals durch 1 mM ATP4- über eine Minute unverändert. Aus den Einzelkanalleitfähigkeiten für Ladungsträger verschiedener Größen wurde der minimale Porendurchmesser von ca. 8,5 Å ermittelt. Der Austausch des extrazellulären Na+ gegen andere anorganische oder organische monovalente Kationen führte zu einer drastisch erhöhten Offenwahrscheinlichkeit des Kanals. Dieser Effekt scheint durch eine extrazelluläre Na+-Bindungsstelle mit einem Kd von ca. 5 mM Na+ bei einem Membranpotential von -120 mV verursacht zu werden. Die Modulation des ATP-induzierten Schaltens des P2X7-Kanals durch extrazelluläres Na+ kann durch Modifikation einer einzigen Ratekonstante zwischen dem offenem und dem benachbartem geschlossenem Zustand im C-C-C-O Modell beschieben werden. Die P2X7-induzierte Depolarisation und der damit verbundene K+-Ausstrom vermindert möglicherweise die Na+-Bindung und führt damit zu einer Verstärkung des ATP-Einflusses auf P2X7 exprimierende Zellen.
description: Human P2X7 receptors were expressed in Xenopus laevis oocytes and single channel currents were recorded using the patch clamp technique in the outside-out configuration. The open probabilities were strongly [ATP4-]-dependent with EC50 values of ~0.3 mM and ~0.1 mM ATP4-, respectively. Activation and deactivation followed exponential time courses with time constants in the range of 20 ms, and displayed a shallow [ATP4-] dependence of the activation process. The kinetics of the channel openings at negative membrane potentials fitted well to a linear C-C-C-O model with two ATP4-- binding steps at equal binding sites. Single channel kinetics and permeation properties remained unchanged during receptor activation by up to 1 mM ATP4- for more than 1 min, arguing against a molecular correlate of pore dilation at the single P2X7 channel level. From the relationship between single channel conductance and the dimensions of the inward current carrier, the narrowest portion of the pore was estimated to have a mean diameter of ~8.5 Å. Substitution of extracellular Na+ by any other alkali or organic cation drastically increased the open probability of the channels by prolonging the mean open time. This effect seems to be mediated allosterically through an extracellular Na+ binding site with a Kd of about 5 mM Na+ at a membrane potential of -120 mV. The modulation of the ATP-induced hP2X7 receptor gating by extracellular Na+ could be well described by altering the rate constant from the open to the neighboring closed state in a C-C-C-O kinetic receptor model. P2X7 receptor-induced depolarization and associated K+-efflux may reduce Na+ occupancy of the regulatory Na+ binding site and thus increase the efficacy of ATP4- in a feed-forward manner in P2X7 receptor-expressing cells.