Ionenbindung an die Na,K-ATPase

Abstract

Thema dieser Arbeit war die cytoplasmatische Ionenbindung an die Na,K-ATPase. Durch Verdau mit Trypsin wurde die sogenannte 19kD-Präparation mit kaum veränderter Ionenbindung hergestellt. Ein chymotryptischer Zweitverdau hatte bei weiterhin unveränderter K-Bindung eine deutlich verringerte Affinität für Na-Ionen zur Folge (gemessen mit RH 421). Daher konnte den wenigen durch Chymotrypsin abgetrennten Aminosäuren des N-Terminus der Beta-Untereinheit eine wichtige Rolle bei der Na-Bindung zugewiesen werden. Durch sehr rauscharme Messungen mit FITC und ein verfeinertes Auswertungsverfahren konnte beim Übergang E1->Na3E1 eine (Neben-) Konformationsänderung nachgewiesen werden. Vergleiche mit RH 421-Experimenten legten nahe, daß es sich um den Schritt Na2E1->Na3E1 handelt. Die Bindung des 3. Na-Ions bewirkt vermutlich eine strukturelle Umlagerung im Protein und triggert so die Phosphorylierung durch ATP. RH 421-Messungen mit einer Reihe ein- bis 3-wertiger Kationen und Na-Analoga zeigten, daß alle eingesetzten Ionen zwar mit Na kompetierten, aber keines elektrogen an die neutrale Bindestelle binden konnte. Daher binden diese Ionen wohl an die beiden geladenen Ionenbindungsstellen. Vergleiche zwischen den Affinitäten der Pumpe für verschiedene einwertige Kationen lassen den Schluß zu, daß die Bindungstasche für das die Affinität bestimmende Ion einen Durchmesser von etwa 3 A hat. Es wurden mathematische Modelle zur Kompetition zwischen den Ionen aufgestellt und Fitprogramme zur Bestimmung der Na-Affinitäten entwickelt. Die damit durchgeführten Simulationen ergaben, daß K2 die apparente Affinität bestimmt und daß K3 kleiner als K2 ist. Letzteres ist ein Hinweis darauf, daß die 3. Na-Bindestelle erst nach der Besetzung der ersten beiden erscheint. Die Form der Na-Titrationskurven legte die Forderung nach gemischten Bindungszuständen nahe. Ein Modell, das dieser Forderung Rechnung trägt, wurde aufgestellt.