Alexander Sturm

• Zur SLC22-Genfamilie von Karnitin- und organischen Ionentransportern gehören u. a. auch die organischen Kationentransporter der Ratte rOCT1 und rOCT2 sowie deren humane Analoga. Diese funtionell bereits gut charakterisierten Proteine werden in verschiedenen Geweben exprimiert und transportieren endogene und pharmakologisch relevante Substanzen. Die Aufklärung des Transportmechanismus und der Regulation sind Gegenstand intensiver Forschungsbemühungen. In dieser Arbeit wurde durch elekrophysiologische Methoden, die modifiziert auch zur MessungZur SLC22-Genfamilie von Karnitin- und organischen Ionentransportern gehören u. a. auch die organischen Kationentransporter der Ratte rOCT1 und rOCT2 sowie deren humane Analoga. Diese funtionell bereits gut charakterisierten Proteine werden in verschiedenen Geweben exprimiert und transportieren endogene und pharmakologisch relevante Substanzen. Die Aufklärung des Transportmechanismus und der Regulation sind Gegenstand intensiver Forschungsbemühungen. In dieser Arbeit wurde durch elekrophysiologische Methoden, die modifiziert auch zur Messung von Membrankapazitäten und des Strom-Teilchen-Aufnahmeverhältnisses (CFR) eingesetzt wurden, der Effekt des ungeladenen, membranpermeablen SH-Gruppenregenz MMTS auf den in Xenopus laevis-Oozyten exprimierten rOCT1 untersucht. Durch MMTS kam es zu einer Aktivierung von substratinduzierten Strömen und Kapazitätsänderungen, einer unterschiedlichen Veränderung von Substrat- und Inhibitoraffinitäten sowie einer Zunahme der absoluten Oozytenmembrankapazität. Die CFR und die Spannungsabhängigkeit änderten sich nicht. An rOCT2 konnten teils gleich-, teils gegensinnige Veränderungen nach MMTS-Exposition gezeigt werden. Diese Phänomene können am ehesten durch eine Konformationsänderung der polyvalenten Substratbindungsregion, einen verstärken Membraneinbau der Transportermoleküle und eine gesteigerte Transportrate des Einzeltransporters erklärt werden. Durch die Untersuchung von Mutanten konnten die Cysteine 322 und 451 als essentiell für den MMTS-Effekt identifiziert werden. Die Daten deuten darauf hin, dass die Modifikation dieser Cysteine für die Effekte zwingend erforderlich ist. Möglicherweise ist aber ein Xenopus-eigenes Regulatorprotein an der Entstehung der Effekte beteiligt, welches in die entsprechenden Proteinregionen des rOCT1 eingreift. Mit der Identifikation von Cystein 451 konnte ein weiterer Beweis für die wichtige Bedeutung der 10. Transmembrandomäne erbracht werden. Mit dem Cystein 322 wurde eine weitere wichtige Aminosäure für die Funktion und möglicherweise auch die Regulation von rOCT1 identifiziert.…
• rOCT1 and rOCT2 are functionally well characterised members of the SLC22-transporter family. It includes carnitine and organic cation and anion transporters. OCTs are expressed in a variety of tissues and transport a number of drugs and endogenous substrates. Their transport mechanism and regulation are currently intensively being investigated. MMTS is an uncharged and membrane-permeable SH-reactive substance. Using electrophysiological methods the effect of MMTS on rOCT1 expressed in X. laevis-oocytes was investigated. These methods wererOCT1 and rOCT2 are functionally well characterised members of the SLC22-transporter family. It includes carnitine and organic cation and anion transporters. OCTs are expressed in a variety of tissues and transport a number of drugs and endogenous substrates. Their transport mechanism and regulation are currently intensively being investigated. MMTS is an uncharged and membrane-permeable SH-reactive substance. Using electrophysiological methods the effect of MMTS on rOCT1 expressed in X. laevis-oocytes was investigated. These methods were modified to measure membrane capacitance and current-flux-ratios. MMTS-exposure induced an activation of substrate-induced currents and capacitance changes, a differing alteration of substrate and inhibitor affinities and an increase in the absolute oocyte membrane capacitance. The transport stoechiometry and voltage dependence were not influenced by MMTS exposure. Properties of rOCT2 were partially altered in the same and partially in the opposite way. The effects can most likely be explained by a conformational change of the polyvalent substrate binding region, an increased membrane insertion of OCT molecules and an increased substrate turnover number of the single transporter. Investigating mutants the cysteines 322 and 451 could be identified to be essential for the MMTS-effect. The data suggest that the modification of both cysteines is absolutely necessary to create the seen effects. However the participation of a Xenopus regulatory protein for the induction of the MMTS-effect interfering with the mentioned OCT regions must be taken into account. The identification of cysteine 451 proves once more the importance of the 10th TMD within the OCT family. Cyteins 322 might be another important amino acid for functional properties and the regulation of organic cation transporters.…