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Lexikon der Neurowissenschaft: Shaker

Shaker, Abk. sh, Gen auf dem X-Chromosom von Drosophila melanogaster, das für einen spannungsgesteuerten Kaliumkanal codiert ( siehe Abb. a , siehe Zusatzinfo ). Die Namensgebung beruht auf dem heftigen Zittern von mit Ether narkotisierten Shaker-Mutanten aufgrund einer defekten motorischen Steuerung. Shaker wird verstärkt in den Pilzkörpern hergestellt, und entsprechend führen Mutationen des Gens zu Lern- und Gedächtnisausfällen; außerdem entsteht dann in den Axonen bestimmter Nervenzellen ein anormal langes Aktionspotential ( siehe Abb. b ). Dies beruht auf einer fehlerhaften Repolarisation der Membran wegen defekter K+-Kanäle, die sich normalerweise unmittelbar nach der Depolarisation öffnen.



Shaker

a Das Shaker-Protein besteht aus 616 Aminosäuren, die sechs Transmembran-α-Helices bilden, wobei die Helix 4 – mit einer großen Zahl polarer Aminosäurereste – die Eigenschaft eines Spannungsfühlers hat. b Aktionspotentiale der Axone des Wildtyps und einer Shaker-Mutante von Drosophila. Bei der Mutante entsteht ein anormal verlängertes Aktionspotential aufgrund eines Defekts in einem K+-Kanalprotein, das für die Repolarisation benötigt wird.

Shaker

Aus dem Primärtranskript des Shaker-Gens entstehen nach alternativem Spleißen mindestens fünf verschiedene Polypeptide, die im Xenopus-Oocyten-Expressionssystem – vermutlich als Homotetramere – K+-Kanäle bilden. Diese sind unterschiedlich spannungsabhängig und transportieren in verschiedenem Ausmaß K+-Ionen. Aus diesem Grund können in einzelnen Neuronen wegen der unterschiedlichen Expression des Shaker-Gens verschiedene Aktionspotentiale entstehen. Darüber hinaus wurden bei Drosophila noch drei weitere, zum Shaker-Gen homologe Gene gefunden: Shal, Shaw und Shab. Während Shaker und Shal für K+-Ströme vom A-Typ verantwortlich sind, codieren Shaw und Shab für verzögert gleichrichtende K+-Kanäle (Kaliumkanäle). Im Unterschied zu Drosophila wird bei Säugern die Vielfalt der möglichen K+-Kanäle nicht durch alternatives Spleißen erreicht, sondern es liegen jeweils mehrere, zu einer Unterfamilie gehörende Gene vor. Bei der Maus kennt man 12 Shaker-Gene, 4 Shaw-Gene, 2 Shal-Gene und 1 Shab-Gen. Auch bei Mollusken wurden Gene dieser vier Unterfamilien gefunden.

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