Chloridkanal

Als Chloridkanäle werden in der Physiologie und Zellbiologie Ionenkanäle bezeichnet, die eine spezifische und mehr oder weniger selektive Leitfähigkeit für Chlorid-Ionen aufweisen.

Die Proteinfamilie der Chloridkanäle (ClC, abgeleitet vom englischen chloride channel) fasst Chloridkanäle und sekundär aktive Chlorid/Protonen Austauscher. Strukturelle Homologe dieser Familie finden sich durch alle biologischen Reiche hinweg, vom einfachen Darmbakterium e.coli über Pflanzen bis hin zum Säugetier. Hierbei übernehmen die Kanäle unterschiedliche biologische Funktionen, wie z. B. die Teilhabe an der Regulation des zellulären Wasserhaushaltes oder die Stabilisierung des Ruhemembranpotentials im Skelettmuskel.

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Zur wissenschaftlichen Historie der ClC Familie

1980 entdeckten Miller et al. den ersten ClC Chloridkanal in Vesikeln des elektrischen Organs des Torpedorochens.^[1] Anhand von Einzelkanal-Untersuchungen sagte er einen doppelporigen Kanal voraus, was seither von einer Vielzahl an Untersuchungen verfestigt wurde. In den 1990er Jahren untersuchte Thomas Jentsch die Proteinfamilie auf molekularem Level. 2002 löste R. Dutzler röntgenkristallographisch (2.5 -3.5 Å) die Strukturen der ClC Transporter EcClC und StClC von E. coli bzw. Salmonella typhi und setzte hiermit die Basis für das molekulare Verständnis der Funktion.^[2]

Isoformen im Menschen

Im Menschen finden sich neun Isoformen der ClC-Familie. Einige davon werden in den Plasmamembranen exprimiert, andere in den Membranen von intrazellulären Organellen. ClC-1, zum Beispiel, findet sich in der Plasmamembran von Zellen des Skelettmuskels und ist in die Stabilisierung des Ruhemembranpotentials involviert.

Die Struktur

ClC Transporter und Kanäle sind rautenförmige Homodimere. Jede Untereinheit besitzt eine eigene sanduhrenförmige Pore mit der engsten Stelle im Zentrum der Membran. Von der extra- und intrazellulären Seite reichen zwei ausgedehnte wassergefüllte Vorhöfe in die Pore hinein, zentral liegt die Pore wasserfrei vor. Es werden drei Ionenbindungstellen angenommen: zwei je an der Kontaktfläche zwischen Vorhof und Poreninnnerem und eine im wasserfreien Zentrum. Koordiniert werden die Ionen bei der Permeation hierbei von partiell geladenen Seitenketten-Hydroxylgruppen und einigen Hauptkettenstickstoffatomen, welche gemeinsam den Selektivitätsfilter bilden und die Ionen energetisch durch den hydrophoben Teil der Membran balancieren.

Siehe auch

• Andere Ionenkanäle: Natriumkanal - Kaliumkanal - Kalziumkanal
• Mukoviszidose (eine Erkrankung bei verändertem Chloridkanal)

Einzelnachweise

1. ↑ Miller C, White MM. A voltage-dependent chloride conductance channel from Torpedo electroplax membrane. Ann N Y Acad Sci. 1980;341:534-51. PMID 6249158
2. ↑ Dutzler R, Campbell EB, Cadene M, Chait BT, MacKinnon R. X-ray structure of a ClC chloride channel at 3.0 A reveals the molecular basis of anion selectivity. Nature. 2002 Jan 17;415(6869):276-7. PMID 11796999