Permeation von kleinen Molekülen durch Membrankanäle: Chemische Modifikation zur Quantifizierung des Transports über OmpF

Biologische Kanäle erleichtern den Austausch von Molekülen über Membranen, es fehlen jedoch allgemeine Instrumente zur Quantifizierung des Transports. Häufig werden die funktionellen Eigenschaften von Membrankanälen mittels Elektrophysiologie untersucht. Frühere Studien der Ionenstromfluktuationen lassen jedoch keinen Rückschluss auf einen erfolgreichen Transport zu, d. h. die Unterscheidung zwischen einer Translokation und nur Bindung. Um beide Prozesse zu unterscheiden, wurde eine zusätzliche Barriere am Kanalausgang eingefügt, die als Zähler erfolgreicher Permeation dient. Hierzu vergleichen wir die Aufenthaltsdauer der Moleküle im nativen Kanal (wt) mit einer am Ausgang chemisch modifizierten Cysteinmutante. Als Beispiel verwenden wir den gut untersuchten Außenmembrankanal von E. coli , OmpF. Wie dessen bekannter Struktur zu entnehmen ist, ist die Glutaminsäure E181 unterhalb des Selektionsfilters und daher optimal geeignet. Das einzige Cystein im ansonsten cysteinfreien Protein wird über eine kovalente Bindung mit einem der beiden Blocker unterschiedlicher Größe (MTSES oder GLT) funktionalisiert. Mit diesem Konstrukt wird der Durchgang von unterschiedlichen Polyargininen als Model quantifiziert. In einer weiteren Messreihe wird Norfloxacin als Beispiel für die Permeation von Antibiotika untersucht.