Titelaufnahme

Titel
A framework for allosteric activation of secondary active transport
Verfasser / VerfasserinLi, Yang
GutachterSitte, Harald ; Sandtner, Walter
Erschienen2017
Umfangxii, 657 Blatt
HochschulschriftMedizinische Universität Wien, Diss., 2017
Anmerkung
Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprüft
Datum der AbgabeApril 2017
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Dopamin-Transporter / Übergangsmetallionen / Transportaktivität / Allosterische Aktivierung / Steady-State Strom / Spitzenstrom / Kinetisches Modell
Schlagwörter (EN)human dopamine transporter / transition metal ions / transport activity / allosteric activation / steady-state current / peak current / kinetic model
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-10646 Persistent Identifier (URN)
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A framework for allosteric activation of secondary active transport [6.51 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Neurotransmitter Transporter (NTTs) können ihre Substrate in die Zellen transportieren auch wenn das gegen einen entgegen gerichteten Konzentrationsgradienten passieren muss. Man bezeichnet sie als „zweit-aktiv“ weil sie sich die Energie, die sie dafür brauchen aus der Energie des vorhandenen Natriumkonzentrations-gradienten holen. Der Transport von Substraten ist ein elektrogener Prozess. Es ist deshalb möglich mit elektrophysiologischen Methoden kleine Ströme zu messen, die durch diesen Transport verursacht werden. Der Dopamin-transporter besitzt eine Zink Bindungsstelle. Unsere Resultate zeigen, dass wenn die intrazelluläre Natriumkonzentration niedrig ist, Zink als Aktivator wirkt. Umgekehrt bremst Zink den Substrattransport wenn die intrazelluläre Natriumkonzentration hoch ist. Außerdem haben wir festgestellt, dass auch Nickel den Transport von Substraten beschleunigen kann, allerdings ist die Abhängigkeit von Natrium bei Nickel weniger ausgeprägt. Zink wirkt allosterisch auf den Dopamin Transport und wir haben herausgefunden, dass Zink stärker bindet wenn der Transporter sich in einem auswärts-gerichteten Zustand befindet. Zink bindet etwa 10 mal stärker an diesen Zustand als an den inwärts-gerichteten Zustand. Dadurch kommt es zur Stabilisierung des auswärts-gerichteten Zustands. Das erklärt die Abhängigkeit von Natrium. Der Transporter wird nämlich durch die Stabilisierung schneller in den auswärts-gerichteten Zustand getrieben. Wenn es innen wenig Natrium gibt macht er das, indem er den normalerweise ratenlimitierenden Reaktionsschritt beschleunigt. Ist jedoch die Natriumkonzentration innen hoch kann das Substrat nicht abdissoziieren und der Transporter kehrt mit dem Substrat in den auswärts-gerichteten Zustand zurück. Das bremst den Substrattransport. Wir haben diese Daten benutzt um ein kinetischen Modell zu erstellen. Dieses Modell ist in der Lage unsere und auch die Daten Anderer zu erklären.

Zusammenfassung (Englisch)

Neurotransmitter transporters (NTT) can transport their cognate substrates uphill against an opposing concentration gradient. They are secondary active because they utilize the energy stored in the Na+ gradients that exist across cell membranes. Substrate transport by NTTs is an electrogenic process. Accordingly, it is possible to detect currents mediated by NTTs utilizing electrophysiological techniques. The NTT for dopamine (DAT)contains an endogenous binding site for Zn2+. Our results show that Zn2+ acts as an activator of DAT when the intracellular Na+ concentration is low and as an inhibitor of DAT at high intracellular Na+. Furthermore, we found that Ni2+ is also an activator of DAT but its action was less sensitive to changes in internal Na+ concentration. We studied the mechanism underlying the allosteric action of Zn2+: we demonstrated that Zn2+ has a 10 fold higher affinity for the outward facing conformation than for the inward facing conformation of DAT. The concomitant stabilization of the outward facing conformation by Zn2+ accelerated the conversion of transporters from the inward-facing to the outward-facing state. At low internal Na+ concentrations Zn2+ facilitated this transition in the empty transporter population. The return of empty transporters is the rate limiting transition in the transport cycle of DAT. Acceleration of the rate limiting step by Zn2+ therefore explains the observed stimulation of DAT. Moreover our data suggested that Zn2+ not only prefers binding to the outward facing states over inward facing states; but also prefers binding to outward facing apo-states over the substrate-bound-states. This preference was more pronounced in the case of Ni2+. This concept was incorporated into a kinetic model of DATs transport cycle. The resulting model was able to account for our experimental results.