Technologische Nutzung von Ionenkanälen
Ligandengesteuerte Ionenkanäle (LGIC) sind spezialisierte Rezeptoren, die auf bestimmte Reize reagieren und Transmembranporen bilden, damit Ionen zwischen extra- und intrazellulärem Raum ausgetauscht werden können. In den letzten Jahren wurden LGIC detailliert charakterisiert, insbesondere im Zusammenhang mit der neuronalen Signalgebung. Im Gegensatz dazu liegen zu den großen Familien der mikrobiellen LGIC (m-LGICs) aber kaum genetische und funktionelle Daten vor. Um das technologische Potenzial von m-LGIC zu erschließen, führte das EU-finanzierte Projekt MIC-SN (Microbial ion channels for synthetic neurobiology) eine systematische Charakterisierung zur Diversität von m-LGIC durch, um sie auf lange Sicht als biotechnologische Werkzeuge oder Zielstrukturen für neue Antibiotika zu nutzen oder biologische Signale zu steuern. Aus biotechnologischer Sicht haben sich m-LGICs als ungeeignet für den Einsatz in Säugetierzellen erwiesen. Allerdings gelang die funktionelle Expression eines LGIC aus Arabidopsis thaliana in menschlichen Zellen. Dieser Rezeptor besitzt optimale Eigenschaften, um Neuronen von Säugetieren mit orthogonalen Biomolekülen zu regulieren. Da Anomalien der LGIC-Signalgebung in Nervenzellen zu schweren Krankheiten führen können, ist die orthogonale Manipulation neuronaler elektrischer Signale eine Möglichkeit, neurologische Erkrankungen wie Epilepsie zu behandeln. Zudem könnten LGIC neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Substanzen gegen Mikroben eröffnen, die Krankheiten auslösen und den Agrarsektor schädigen.
Schlüsselbegriffe
Ligandengesteuerte Ionenkanäle, neuronale Signalgebung, Biotechnologie, antimikrobielle Wirkstoffe, Arabidopsis thaliana, Epilepsie
