Permeation eines 5.1-kDa-peptides durch einen proteinkanal: molekulare basis der translokation von protamin durch CymA aus klebsiella oxytoca

Abstract

Wir quantifizieren den Fluss von Protamin (Ptm) durch CymA, einen passivem Membrankanal zur Aufnahme von Cyclodextrin. Unter Verwendung eines Fluoreszenztests auf Reporterpaarbasis konnten wir den Eintritt von Ptm in CymA-haltige Liposomen nachweisen. Die Kinetik des Ptm-Eintrags war unabhängig von seiner Konzentration, was darauf hindeutet, dass die Permeation durch CymA der geschwindigkeitsbestimmende Faktor ist. In einem weiteren Experiment haben wir einzelne CymA-Kanäle in planare Lipiddoppelschichten eingebaut und die Ionenstromschwankungen in Gegenwart von Ptm aufgezeichnet. Hierbei konnten wir den spannungsabhängigen Eintritt einzelner Ptm-Peptidmoleküle in den Kanal auflösen. Die Extrapolation auf null Transmembranspannung ergab in Übereinstimmung mit der Liposomenstudie etwa 1–2 Ereignisse pro Sekunde. Computersimulationen erlauben eine atomistische Ansicht der Permeationsereignisse. Unsere Studien zeigen, dass ein Konzentrationsgradient von 1 μm Ptm zu einer Translokationsrate von etwa einem Molekül pro Sekunde und pro Kanal führt.