Untersuchungen zur CO2-Leitfähigkeit pflanzlicher Aquaporine im heterologen Hefesystem

Für die Analyse verschiedener Leitfähigkeiten pflanzlicher Aquaporine haben sich bisher das Xenopus laevis Oozytensystem und die Stopped Flow Spektrophotometrie von Hefezellen bewährt. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob sich ein System von heterolog exprimierenden Hefezellen für die Messung der Kohlendioxid-Leitfähigkeit pflanzlicher Aquaporine mittels Stopped Flow Spektrophotometrie eignet. Dazu wurden die schon gut charakterisierten Aquaporine NtAQP1 und NtPIP2;1 aus Tabak (Nicotiana tabacum) verwendet. Nach Optimierung der Methode konnten signifikante Unterschiede zwischen dem schon als CO2-leitfähig beschriebenen NtAQP1 und dem wasserleitenden NtPIP2;1 aufgezeigt werden. Daneben konnte nachgewiesen werden, dass der N-Terminus der Proteine, wie schon für Wasser (H2O) ermittelt, auch die Leitfähigkeit von CO2 beeinflusst und wahrscheinlich am Mechanismus der Selektivität beteiligt ist. Anhand der unterschiedlich kombinierten Homo- und Heterotetramere von NtAQP1 mit NtPIP2;1 konnte dargestellt werden, dass auf diesem Weg eine Regulation der CO2-Leitfähigkeit möglich ist. Zusätzlich wurde in dieser Arbeit TaTIP2;2, ein weiteres pflanzliches Aquaporin aus Weizen (Triticum aestivum), analysiert. Es sollte ermittelt werden, ob TaTIP2;2 neben dem Gas Ammoniak (NH3) auch eine Spezifität für CO2 besitzt. Dies konnte in der Untersuchung jedoch nicht bestätigt werden. Experimente mit dem bakteriellen Glycerin Facilitator GlpF aus E.coli zeigten dagegen, wie für das strukturell sehr ähnliche NtAQP1, eine Spezifität für Glycerin und CO2. Dem ebenfalls gemessenen Kaliumkanal TOK1 aus der Hefe S. cerevisiae konnte dagegen in dieser Arbeit keine CO2-Konduktivität nachgewiesen werden. Die Eignung des Systems für CO2-Leitfähigkeits-Untersuchungen an Aquaporinen wurde aufgezeigt. Einige Ansatzpunkte zur weiteren Optimierung des Versuchsaufbaus wurden in der Diskussion dargestellt