title: Endocytosis of the potassium channel Kir2.1
title: Endozytose des Kaliumkanals Kir2.1
title: Endozytose des Kaliumkanals Kir2.1
Creators: name: Tu, Wei
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2015
Subjects: Kaliumkanal
Medical sciences, Medicine
Endocytose
Potassium Channel
Endocytosis

description: Der exakte Mechanismus, welcher
      die Regulation der Oberfächenexpression des Kaliumkanals
      Kir2.1 beschreibt, ist bisher nicht abschließend aufgeklärt.
      In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, wie die
      Kir2.1-Oberflächenexpression gesteuert wird, indem der Kanal
      durch den Clathrin-abhängigen Endozytoseweg der Zelle
      geschleust wird und welche Signalsequenzen in Kir2.1 dabei
      eine Rolle spielen. Folgende Beobachtungen unterstützen diese
      Annahme. 1. Hämagglutinin-markierte Kir2.1-Kanäle werden
      zeitabhängig endozytiert. Dabei wurden 5 min nach Induzierung
      der Endozytose durch Temperaturerhöhung ca. 20 % der
      Antikörper-markierten Kanäle von der Zelloberfläche
      internalisiert und nach 30 min wurde ein Maximum erreicht.
      Dies deutet darauf hin, dass Kir2.1 konstitutiv endozytiert
      wird. 2. Die Koexpression der dominant-negativen
      Endozytosefaktoren Dynamin-K44A und AP180C erhöhte die
      Oberflächenexpression von Kir2.1 um 40 % bzw. 49 %. In COS-7
      Zellen inhibierte AP180C die Internalisierung von Kir2.1 um
      80 % verglichen mit der Kontrolle. Diese Beobachtungen
      zeigen, dass Kir2.1 Clathrin-abhängig endozytiert wird. 3.
      Sowohl in Xenopus Oozyten als auch in Säugerzellen führte die
      Mutation der Tyrosine Y242 und Y341 zu einer signifikanten
      Erhöhung der Kir2.1 Oberflächenexpression durch eine starke
      Verringerung der Endozytoserate. Beide Tyrosine bilden
      jeweils ein klassisches, Tyrosin-basiertes Endozytosemotiv,
      242YIPL245 und 341YSRF344, im C-Terminus von Kir2.1. In
      dieser Arbeit wird gezeigt, dass beide Motive bei der
      Endozytose des Kanals eine wichtige Rolle spielen. 4.
      Lokalisationsanalysen von fluoreszenzmarkierten
      Kir2.1-Kanälen in lebenden Zellen zeigten eine klare
      Kolokalisation von Kir2.1 mit Markern für frühe (Rab5) und
      späte Endosome (Rab7) sowie Lysosome (LysoTracker), aber auch
      mit Markern für Recycling-Endosomen (Rab11). Dies
      verdeutlicht, dass Kir2.1 durch den endosmal-lysosomalen
      sowie den endosomalen-recycling Transportweg geschleust wird.
      5. Die 3D-Struktur der zytosolischen Pore von Kir2.1 zeigt,
      dass die beiden Endozytosemotive, die in dieser Studie
      untersucht wurden, sich in räumlicher Nähe befinden. Da die
      Mutation von beiden Motiven einen ähnlichen Effekt auf die
      Oberflächenexpression hatte, wie die Mutation von einem der
      beiden Motive, liegt die Schlussfolgerung nahe, dass beide
      Motive eine Voraussetzung für die effiziente, konstitutive
      Endozytose von Kir2.1 sind.
description: We have studied some of the
      mechanisms responsible for controlling the density of Kir2.1
      channels at the cell surface. In particular, we have explored
      the mechanisms underlying the of Kir2.1 channel into the
      endocytic pathway. We found that 1. The antibody uptake assay
      showed that about 20% of the antibodies labeled surface
      channels were internalized within 5 min of temperature shift;
      an apparent maximum was reached after 15 min. Kir2.1
      undergoes constitutive internalization. 2. Co-expression of a
      dominant-negative mutant of dynamin K44A or AP180C enhanced
      the surface expression of Kir2.1 by 40% and 49% respectively.
      AP180C inhibited clathrin mediated internalization of Kir2.1
      by 80% compared with COS-7 cells transfected with Kir2.1 and
      a control vector. Kir2.1 is internalized by clathrin-mediated
      endocytosis. 3. In both Xenopus oocytes and mammalian cells
      system, disruption of Y242 and Y341 motif significantly
      increased the amount of Kir2.1 at cell surface respectively.
      The mutants Y242A and Y341A also showed dramatic decrease in
      the rate of endocytosis as compared to wild-type Kir2.1
      channels respectively. Two tyrosine based endocytic motifs
      242YIPL245 and 341YSRF344 in the C-terminal domain of Kir2.1
      are both involved in the endocytosis of Kir2.1. 4. Live cell
      imaging clearly showed that Kir2.1 channels strongly
      colocalized with early endosomal marker, Rab5 or late
      endosomal marker, Rab7 or recycling endosome marker, Rab11 or
      Lyso-Tracker Red. Kir2.1 is targeted to the
      endosome-lysosomal and endosomal- recycling pathway. 5. The
      two endocytosis signals studied here are in close vicinity as
      indicated by the tertiary structure of the cytosolic pore of
      Kir2.1 channels. Since mutation of both motifs had the
      similar effect as mutation of only one of these motifs. We
      hypothesize that both signals must be present for efficient
      constitutive endocyosis to occur.