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Porine

Bakterielle Porine

In Gram-negativen Bakterien wird der Stoffaustausch zwischen Periplasma und Cytoplasma (also der Austausch durch die innere Membran) durch verschiedene Carrier-Systeme vermittelt, während der Stoffaustausch zwischen der Außenwelt und dem Periplasma (der Austausch durch die äußere Membran) über Porine erfolgt.

Abb.1
3D-Animation zur Bakterienzellwand
© Wiley-VCH

Zu den unspezifischen Porinen der Bakterien zählen beispielsweise OmpF, OmpC und das PhoE aus E. coli. Das Porin OmpF wird bei niedriger Osmolarität in die Zellwand eingebaut; OmpC hingegen bei höheren Osmolarität. Zu den spezifischen Porinen der Bakterien gehört das Maltoporin LamB, das gruppenselektiv die Diffusion von Maltodextrin durch die Membran reguliert. Neben Maltodextrinen können auch eine Reihe von Mono- und Disacchariden die Membran durch LamB passieren.

Das Bauprinzip der bakteriellen Porine

Die Porine bilden in der äußeren Bakterienmembran ein Trimer. Jede dieser drei Poren hat das gleiche Konstruktionsprinzip: Eine Kette von jeweils 320-400 Aminosäuren ist zu einem 16- bis 18-strängigen antiparallelen β-Fass gefaltet, wobei die Wand der Pore nur eine Aminosäure stark ist. In das Innere der Pore faltet sich eine zwei Stränge verbindende Schlaufe und bildet eine Engstelle aus ionisierbaren Aminosäuren, die die Durchlass-Eigenschaften der Pore reguliert.

Ein Vergleich der unspezifischen mit den zuckerselektiven Porinen lässt erkennen, dass die selektive Pore an der Engstelle weniger Platz bietet als bei den unspezifischen Porinen. Aminosäuren mit entsprechenden funktionellen Gruppen bilden Wasserstoff-Brücken zur dem Zucker-Molekül und dienen so als zusätzlicher Selektionsfilter. Die Innenseite des Kanals enthält aromatische Aminosäuren, welche eine hydrophobe Schicht bilden. Diese Aminosäuren können unpolare Van-der-Waals-Wechselwirkungen zu dem Disaccharid ausbilden. Auf der anderen Seite des Kanals liegt in einer Schlaufe ein Tyrosin-Molekül. Diese sorgt dafür, dass nur flache Zucker wie die aus Glucose-Einheiten aufgebaute Maltose den Kanal passieren können.

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