Auflösung des schnellen Schaltens bei Patch-Clamp Untersuchungen

Kapitel 8: Fazit und Ausblick
Die Frage ist, wie sicher obiges Ergebnis ist. Man könnte natürlich einwenden, es gäbe
noch ein schnelles Schalten, das hier nicht entdeckt worden ist. Die Transferrate des Kanals
bei 6 pA ist 10 8 Ionen/s. Die schnellen Ratenkonstanten liegen bei 15 000 Hz. In diesem
Bereich mit einem Faktor 6000 kann sich noch einiges verbergen. Doch zur Zeit besteht keine
Hoffnung, etwas zu finden. Die Amplitudenverteilung der gemessenen Daten (Fig. 7.3) läßt
sich gut mit Gaußhügeln nähern. Prozesse mit Zeitkonstanten, die um den Faktor 10 höher
liegen, würden bereits sehr deutliche Abweichungen erzeugen und zu Beta-Verteilungen
führen. Also muß ein hypothetisches Schalten schnellere Zeitkonstanten als ca. 5 µs,
wahrscheinlich sogar 1 µs besitzen.
Dieser Bereich ist aber nur durch einen Technologiesprung zu erreichen, der sich im
Moment nicht abzeichnet. Somit wird das Ergebnis dieser Arbeit für die nächste Zeit die letzte
Aussage zum schnellen Schalten beim AMFE sein.
In der Zukunft wird man sich also wieder stärker den Permeationsmodellen zuwenden.
Hierfür ist wichtig, daß die symmetrischen Effekte auf die Strom-Spannungskurven, die von
Draber et al. (1991) und Keunecke (1995) gemessen wurden, hier nicht auftraten. Die
Symmetrie der Wirkung des AMFEs auf die Strom-Spannungskurven im positiven und
negativen Spannungsbereich war das Hauptargument, das Permeationsmodell von Hille-
Schwarz (1978) und Wu (1991,1992) auszuschließen und nach Gating-Modellen zu suchen.
Albertsen (1994) und diese Arbeit fanden nur einen einseitigen Effekt.
Es ist nicht einsichtig, warum es zu diesen unterschiedlichen Ergebnissen kam.
Insbesondere die Messungen von Keunecke (1995) und die Messungen dieser Arbeit fanden
unter fast identischen Bedingungen statt. Die erkennbaren Unterschiede waren wie folgt:
Höhere Osmolarität in den Messungen hier (250 mM KNO3) im Gegensatz zu 150 mM KNO3
bei Keunecke (1995). Doch erste Messungen in dieser Arbeit mit 150 mM zeigten auch
keinen symmetrischen AMFE. Der einzige Unterschied ist, daß Keunecke einen
Lösungsaustausch durchführte und in der Kammer die Lösung wechselte, während hier für
jedes Mischungsverhältnis ein neuer Patch genommen wurde. Doch wie das den Unterschied
erklären sollte, ist unverständlich.
Diese Symmetriefrage hat nicht nur Bedeutung für eine mögliche Erklärung mit den oben
genannten Permeationsmodellen, sondern auch für die Art der Bindungsstelle. Die hier
gefundene Erklärung, daß die symmetrische Wirkung nur auftritt, wenn die Lösungen
symmetrisch sind, paßt gut zur Vorstellung, daß der Strom das Tl + -Ion in den Kanal zieht und
dort die wirksame Bindungsstelle trifft. Außerdem hatte sich bei anderen Ionenblocks (Na +
Blunck, 1996; Cs + , Draber, 1994) gezeigt, daß die Wirkung einseitig war.
Für die symmetrischen Wirkungen nahmen Draber et al. (1991) an, daß die
Bindungsstelle an der Außenmembran sitzt und das einmal gebundene Ion den Fluß in beide
Richtungen beeinflußt. Keunecke (1995) benutzte inside-out-patches und Tl + -Lösung. Dann
hätte die Bindungsstelle auf der cytosolischen Außenseite des Kanals liegen müssen, um den
symmetrischen Effekt zu erklären.
Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse fallen Argumente gegen das Modell von Wu
(1991, 1992) und Hille-Schwarz (1978) fort. Die Modelle müßten überarbeitet werden, um
einige kleinere Widersprüche aufzulösen. Ein neuer Ansatz ist das Modell von Möller (1998),
der in seiner Diplomarbeit eine Kombination aus Hille-Schwarz und dem enzymkinetischem
Modell (Hansen et al., 1981) vorgeschlagen hat. Es ist aber noch nicht auf den AMFE
angewandt worden.
Es zeichnet sich also ab, daß die Reihe von AMFE-Arbeiten so bald nicht zu Ende ist.
Hierbei ist auch zu klären, warum die Strom-Spannungskurven mit und ohne Tl + bei 7°C
konvergieren. Dies könnte auch den entsprechenden Befund von Blunck (1996) beim Na + -
Block in anderem Licht erscheinen lassen.
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