Zusammenfassungen 83 5 Zusammenfassungen 5.1 Zusammenfassung Durch Expressionsklonierung wurde 1994 der erste organische Kationentransporter, rOCT1, aus der Ratte isoliert (Gründemann et al., 1994). 1999 wurde eine Aminosäure in der 11. Transmembrandomäne von rOCT1 entdeckt, welche Teil der Substratbindungstasche dieses Transporters war (Gorboulev et al., 1999). Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es weitere funktionell relevante Aminosäuren zu identifizieren. Ein Vergleich der „Helical Wheels“ aller 12 hypothetischen Transmembrandomänen zeigte eine Akkumulation von 5 OCT und OCTN spezifischen Aminosäuren in der vierten Transmembrandomäne auf einer Seite. Bei diesen Aminosäuren handelte es sich um K215, W218, Y222, T226 und V229. Es wurden verschiedene Punktmutationen an diesen Positionen eingeführt. Es zeigte sich mit Hilfe radioaktiv markierter Substrate von rOCT1, dass selbst Substitutionen durch strukturell verwandte Aminosäuren bei den flankieren Aminosäuren zu einem Ausfall des rOCT1 vermittelten Substrattransport führte. Weiterhin schien an Position 218 für den rOCT1- vermittelten Transport von TEA eine aromatische Aminosäure von großer funktioneller Relevanz zu sein. Wir vermuten hier eine Kationen p-Elektronen Interaktion des aromatischen Ringsystems des Tryptophans mit der positiven Ladung des TEA. Versuche mit den Mutanten des Tyrosins 222 zeigten ebenfalls Änderungen bei den Transportraten und Affinitäten verschiedener Substrate. Eine Kationen-p Interaktion konnte ausgeschlossen werden, jedoch war die Affinität der Mutante Y222F zum TPeA um einen Faktor 20 gegenüber dem Wildtyp erhöht. Weiterführende Untersuchungen mit der Zwei- Elektrodenspannungsklemme zeigten unterschiedliche Affinitäten des TPeA zum Wildtyp im Vergleich zum mutierten Protein in seiner nach außen bzw. nach innen gerichteten Konformation. War die Form der Inhibierung des TEA-induzierten Stromes durch TPeA beim Wildtyp kompetitiv, so zeigte sie bei der Mutante einen nicht-kompetitiven Charakter. Die Mutante T226A zeigte ebenfalls Änderungen in Affinität und Selektivität. Bei allen transportierenden Mutanten zeigte sich, dass der Transport von MPP nicht oder kaum verändert war, hingegen wurden sehr starke Änderungen der Transportcharakteristika von TEA gefunden, was auf verschiedene Substratbindungsstellen in rOCT1 hinweist. Diese Versuche zeigen deutlich die funktionelle Relevanz und die Beteiligung der mutierten Aminosäurepositionen an der Substratbindetasche von rOCT1. In Versuchen, in welchen Chinin als Inhibitor des rOCT2 vermittelten Transports genutzt wurde, passierte Chinin mittels Diffusion in seiner ungeladenen Form die Oozytenmembran und hemmte rOCT2 von der Innenseite. Dies könnte der Grund für die nicht-kompetitive Form der Inhibition der TEA-Aufnahme durch Chinin sein. Diese Versuche wurden dadurch bestätigt, dass die protonierte Form des Chinins eine kompetitive Form der Inhibition zeigte und den Transporter von außen hemmte. / The first organic cation transporter was cloned from rat (rOCT1) in 1994 by using the expression cloning technique (Gründemann et al., 1994). In 1999 it was found that one of the aminoacids in the 11th transmembranedomain of rOCT1, is part of it’s substrate binding pocket (Gorboulev et al., 1999). It was the aim of this thesis to identify more aminoacids of functional relevance for this transport protein. A comparison of all 12 helical wheels of the transporter showed, that there is an accumulation of 5 OCT and OCTN specific aminoacids at one side of the a-helix. These aminoacids were K215, W218, Y222, T226 and V229. Different single point mutations have been generated at these positions. Using radiolabeled substrates for rOCT1, the experiments showed, that even a substitution by a structural related aminoacid at the flanking aminoacids resulted in a failure of substrate transport. For TEA transport it has been suggested that the aminoacid at position 218 should have aromatic properties. We therefor suggest a cation-p interaction between the aromatic ringsystem of W218 and the positive charge of TEA. Experiments with mutations in position Y222 also showed differences in transport rates and affinities referring to the wildtype using different substrates. A cation-p interaction could be excluded, but it was shown, that there was a 20fold increased affinity of TPeA for the mutant Y222F. Further experiments utilizing the two electrode voltage clamp technique showed different affinities for wildtype rOCT1 in comparison to the mutated protein in its outward and inward conformation. The wildtype showed a competitive type of inhibition for TPeA inhibited TEA current, the mutant showed a non-competitive type of inhibition. The mutant T226A also showed changes in affinity and selectivity. In all transporting mutants we found no or lowest changes in the transport characteristics of MPP, but very big changes in the transport characteristics of TEA, an indication for different binding sites for these substrates. The experiment clearly showed, that these five aminoacids are of functional relevance for rOCT1 transport. In experiments using quinine as inhibitor of rOCT2 mediated transport quinine in it’s uncharged form passed the oocyte membrane by diffusion and inhibited rOCT2 from the inside. This might be the reason for the non-competitive type of inhibition, using quinine as the inhibitor for TEA uptake. This hypothesis was confirmed when we showed that the type of inhibition changed into the competitive type, when we used the protonated form of quinine.

Tübingen, Univ., Diss., 2003.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Entwicklung von Forellen Retina Ganglienzellen untersucht. Dabei wurde die Fähigkeit der Zellen Aktionspotentiale zu generieren betrachtet. Es konnte festgestellt werden, dass die Anzahl der Aktionspotentiale im Rahmen der Reifung stieg und gleichzeitig ihre Dauer sank. Bei der Ermittlung der passiven elektrischen Membraneigenschaften wurde keine signifikante Erhöhung der Zellgröße mit steigendem Entwicklungsstadium festgestellt. Jedoch zeigte sich eine altersabhängige Steigerung des Membranpotentials. Im nächsten Schritt wurden zugrunde liegenden Summenströme der RGZ charakterisiert. Dabei konnte keine Veränderung des Natriumeinstroms festgestellt werden. Beim Summenausstrom wurde eine signifikante Veränderung des Strommusters ab dem Zeitpunkt des Schlüpfens festgestellt. Durch den Einsatz von spezifischen Blockern konnten Kaliumkanäle aus der Bk und Shaw Familie erstmals zum Zeitpunkt des Schlüpfens nachgewiesen werden, die in adulten RGZ den größten Anteil des Summenausstromes tragen. Die Zuordnung der Summenausströme der frühen Entwicklungsstadien zu einem bestimmten Kanal konnte bis zum Ende dieser Arbeit nicht erreicht werden.Im Rahmen der heterologen Expression eines Forellen Kv3.1 Kanals in Sf21 Zellen konnte eine hohe Sensitivität gegenüber dem Blocker Chinin festgestellt werden. Neben der Blockierung von Kaliumkanälen Blocker, wurde eine weitere Methode untersucht. Dabei zeigte sich, das spezifische Antikörper eine vergleichbare Hemmung des Stromes erreichen wie klassische Blocker.Neben den elektrophysiologischen Methoden zum Nachweis von spezifischen Kaliumkanälen wurde in einem weiterführenden Schritt die Expression von 4 Shaker und 2 Shaw Kanälen mit Hilfe der Einzelzell RT-PCR Technik nachgewiesen. Dabei stimmten die Ergebnisse mit denen der elektrophysiologischen Experimente überein.Für weiterführende Untersuchungen wurde schließlich eine Methode zur Zellkultivierung von Forellen RGZ entwickelt.

This diploma thesis focuses on quinine solutions and quality of these solutions after applying plasma discharge. These electric discharges can be used to destroy some substances from the water. The theoretical part is focused on description of electric discharges in liquids and on the properties of quinine. In the experimental part, the properties of quinine solutions containing different electrolytes were analysed by UV-VIS spectrophotometer and fluorescence spectroscopy. Two different types of configurations of plasma discharges in liquids were used. Solutions were compared on the base of different concentration of quinine, different electrolytes, different configurations of plasma discharges and pH values of the solutions. Furthermore, the experimental work focuses on quinine solutions with the sodium nitrate. The time instability of the solutions was analysed. Also, the influence of the solution age and different types of the plasma discharge on the excitation and emission spectra of quinine were investigated.