Forschungsschwerpunkte

Unsere Arbeitsgruppe befasst sich mit der physiologischen und pathophysiologischen Rolle spannungsregulierter Calciumkanäle. Zentrale Methode ist dabei die elektrophysiologische Untersuchung auf Einzelkanal- und Ganzzell-Ebene per Patch-Clamp-Technik. Wir konnten in den vergangenen Jahren dazu beitragen, die Bedeutung der Komposition von L-Typ Calciumkanal-Komplexen aus Kanalpore und verschiedenen Hilfsuntereinheiten zu analysieren.

Wir fanden im heterologen Expressionssytem (HEK293), dass die Kanalaktivität in Abhängigkeit von der mit der Kanalpore assoziierten β-Hilfsuntereinheit differenziell reguliert wird (Hullin et al., PLoS ONE 2007). Bei gleichzeitiger Koexpression mit verschiedenen Isoformen zeigte sich dabei im Zeitraum von Minuten wechselnd das für die jeweiligen Isoformen charakteristische Schaltverhalten des Kanals (Jangsangthong et al., Biophys J 2011). Die Länge des N-Terminus stellte sich als ein unabhängiger Faktor der Kanalregulation durch β1- und β2-Untereinheiten heraus (Herzig et al., FASEB J 2007; Jangsangthong et al., Pflugers Arch 2010).

An murinen Kardiomyozyten konnten wir ex vivo zeigen, dass eine Zunahme der Expression von β2-Hilfsuntereinheiten die von unserer Arbeitsgruppe beschriebene Überaktivität von L-Typ Calciumkanälen in Kardiomyozyten von Patienten mit einer Herzinsuffizienz erklären kann (Schröder et al., Circulation 1998; Beetz et al., Cardiovasc Res 2009).

Anhand genetischer Analysen in Biomaterial von Menschen mit einer Autismusstörung konnten wir Mutationen in β-Hilfsuntereinheiten identifizieren, die sich in elektrophysiologischen Untersuchungen als funktionell relevant herausstellten (Breitenkamp et al., PLoS ONE 2014). Die weitere Analyse dieser Mutationen und die Expression in spezifischen Zellsystemen soll Aufschluss darüber geben, ob das zu morphologischen und/oder funktionellen Veränderungen an neuronalen Strukturen führt. Hiermit wollen wir dazu beitragen, die potenzielle Bedeutung von Mutationen oder veränderten Expressionsmustern von Calciumkanal-Komplexen bei der Entstehung bzw. Ausprägung von Autismusstörungen aufzuklären (Breitenkamp, Matthes und Herzig, Curr Mol Pharmacol 2015).