Fast and slow gating are inherent properties of the pore module of the K+ channel Kcv

Kcv from the chlorella virus PBCV-1 is a viral protein that forms a tetrameric, functional K+ channel in heterologous systems. Kcv can serve as a model system to study and manipulate basic properties of the K+ channel pore because its minimalistic structure (94 amino acids) produces basic features of ion channels, such as selectivity, gating, and sensitivity to blockers. We present a characterization of Kcv properties at the single-channel level. In symmetric 100 mM K+, single-channel conductance is 114 ± 11 pS. Two different voltage-dependent mechanisms are responsible for the gating of Kcv. “Fast” gating, analyzed by β distributions, is responsible for the negative slope conductance in the single-channel current–voltage curve at extreme potentials, like in MaxiK potassium channels, and can be explained by depletion-aggravated instability of the filter region. The presence of a “slow” gating is revealed by the very low (in the order of 1–4%) mean open probability that is voltage dependent and underlies the time-dependent component of the macroscopic current

Malattransport am Tonoplasten der halophytischen und C3 – CAM-intermediären Pflanze Mesembryanthemum crystallinum

In photosynthetisch aktivem Blattgewebe der halophytischen und C3-CAM-intermediären Pflanze Mesembryanthemum crystallinum L. konnten erstmals Vakuolen unterschiedlicher Charakteristika, vor allem bezüglich der Azidität (saure und neutrale Vakuolen), identifiziert werden. Der Vergleich der Anteile beider Vakuolentypen in Pflanzen, in denen der CAM-Photosynthesemodus durch Salz- oder Hochlichtstress induziert wurde, zeigte, dass die CAM-bedingte Malatakkumulation in sauren Vakuolen und die NaCl-Speicherung unter Bedingungen hoher Salinität in neutralen Vakuolen stattfindet. Auch die Analyse der vakuolären Inhaltsstoffe wies auf separate Vakuolen für Speicherung von organischen Säuren und Haliten hin. Die malatakkumulierenden und salzspeichernden Vakuolen in einer Zelle zeigen im Laufe des Tages ein dynamisches Verhalten, das durch antiparallele Volumenänderungen dieser Vakuolentypen charakterisiert ist. Während der Oszillation des Malatgehalts sorgen diese Volumenfluktuationen für eine osmotische Balance zwischen den beiden Vakuolentypen. In Patch-clamp-Studien konnte in der Membran beider Vakuolentypen aus CAM-Pflanzen, wie auch in Vakuolen aus C3-Planzen ein malatselektiver, einwärts gleichrichtender Anionenkanal detektiert werden, der bezüglich seiner Eigenschaften dem Malatkanal der CAM-Pflanze Kalanchoë daigremontiana ähnelt. Es wurde nachgewiesen, dass die Aktivität des Malatkanals durch den Redoxzustand des Vakuolenlumens reguliert wird, mit dem Ergebnis, dass der Kanal nur in sauren malatakkumulierenden Vakuolen aktiv ist. Eine partiell angereichte Fraktion neutraler Vakuolen aus salzgestressten CAM-Pflanzen zeigte eine höhere Abundanz des Na+-H+-Antiporterproteins im Vergleich zu der Fraktion saurer Vakuolen. Dies bestätigte die Rolle neutraler Vakuolen in der NaCl-Akkumulation. Weiterhin wurden im Blattgewebe zwei Populationen von Tonoplastenvesikeln unterschiedlicher isopycnischer Dichte nachgewiesen. Anhand vergleichender immunologischer Studien der tonoplastidären Markerproteine Na+-H+-Antiporter, gamma-TIP, V-ATPase und V-PPase, sowie Aktivitätsmessungen der tonoplastidären Protonenpumpen in mit Salz- und Hochlicht gestressten CAM-Pflanzen, wurden Hinweise dafür erhalten, dass die Tonoplastenpopulation mit hoher Dichte von salzspeichernden Vakuolen stammt. Die Ergebnisse weisen auf eine funktionelle Kopplung der primär aktiven (V-ATPase und V-PPase) und sekundär aktiven (Malatkanal und Na+-H+-Antiporter) Transportsysteme am Tonoplasten hin. Dabei spielen der Redoxpotential und Azidität des vakuolären Lumens und des Cytosols eine wichtige Rolle bei Regulation und Koordination tonoplastidärer Transportsysteme

Malattransport am Tonoplasten der halophytischen und C 3 - CAM-intermediären Pflanze Mesembryanthemum crystallinum

In photosynthetisch aktivem Blattgewebe der halophytischen und C3-CAM-intermediären Pflanze Mesembryanthemum crystallinum L. konnten erstmals Vakuolen unterschiedlicher Charakteristika, vor allem bezüglich der Azidität (saure und neutrale Vakuolen), identifiziert werden. Der Vergleich der Anteile beider Vakuolentypen in Pflanzen, in denen der CAM-Photosynthesemodus durch Salz- oder Hochlichtstress induziert wurde, zeigte, dass die CAM-bedingte Malatakkumulation in sauren Vakuolen und die NaCl-Speicherung unter Bedingungen hoher Salinität in neutralen Vakuolen stattfindet. Auch die Analyse der vakuolären Inhaltsstoffe wies auf separate Vakuolen für Speicherung von organischen Säuren und Haliten hin. Die malatakkumulierenden und salzspeichernden Vakuolen in einer Zelle zeigen im Laufe des Tages ein dynamisches Verhalten, das durch antiparallele Volumenänderungen dieser Vakuolentypen charakterisiert ist. Während der Oszillation des Malatgehalts sorgen diese Volumenfluktuationen für eine osmotische Balance zwischen den beiden Vakuolentypen. In Patch-clamp-Studien konnte in der Membran beider Vakuolentypen aus CAM-Pflanzen, wie auch in Vakuolen aus C3-Planzen ein malatselektiver, einwärts gleichrichtender Anionenkanal detektiert werden, der bezüglich seiner Eigenschaften dem Malatkanal der CAM-Pflanze Kalanchoë daigremontiana ähnelt. Es wurde nachgewiesen, dass die Aktivität des Malatkanals durch den Redoxzustand des Vakuolenlumens reguliert wird, mit dem Ergebnis, dass der Kanal nur in sauren malatakkumulierenden Vakuolen aktiv ist. Eine partiell angereichte Fraktion neutraler Vakuolen aus salzgestressten CAM-Pflanzen zeigte eine höhere Abundanz des Na+-H+-Antiporterproteins im Vergleich zu der Fraktion saurer Vakuolen. Dies bestätigte die Rolle neutraler Vakuolen in der NaCl-Akkumulation. Weiterhin wurden im Blattgewebe zwei Populationen von Tonoplastenvesikeln unterschiedlicher isopycnischer Dichte nachgewiesen. Anhand vergleichender immunologischer Studien der tonoplastidären Markerproteine Na+-H+-Antiporter, gamma-TIP, V-ATPase und V-PPase, sowie Aktivitätsmessungen der tonoplastidären Protonenpumpen in mit Salz- und Hochlicht gestressten CAM-Pflanzen, wurden Hinweise dafür erhalten, dass die Tonoplastenpopulation mit hoher Dichte von salzspeichernden Vakuolen stammt. Die Ergebnisse weisen auf eine funktionelle Kopplung der primär aktiven (V-ATPase und V-PPase) und sekundär aktiven (Malatkanal und Na+-H+-Antiporter) Transportsysteme am Tonoplasten hin. Dabei spielen der Redoxpotential und Azidität des vakuolären Lumens und des Cytosols eine wichtige Rolle bei Regulation und Koordination tonoplastidärer Transportsysteme

\u3ci\u3eChlorella\u3c/i\u3e virus MT325 encodes water and potassium channels that interact synergistically

Fast and selective transport of water through cell membranes is facilitated by water channels. Water channels belonging to the major intrinsic proteins (MIPs) family have been found in all three domains of life, Archaea, Bacteria, and Eukarya. Here we show that Chlorella virus MT325 has a water channel gene, aqpv1, that forms a functional aquaglyceroporin in oocytes. aqpv1 is transcribed during infection together with MT325 kcv, a gene encoding a previously undescribed type of viral potassium channel. Coexpression of AQPV1 and MT325-Kcv in Xenopus oocytes synergistically increases water transport, suggesting a possible concerted action of the two channels in the infection cycle. The two channels operate by a thermodynamically coupled mechanism that simultaneously alters water conductance and driving force for water movement. Considering the universal role of osmosis, this mechanism is relevant to any cell coexpressing water and potassium channels and could have pathological as well as basic physiological relevance