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Kir3-Kaliumkanal

(Weitergeleitet von GIRK)

Synonyme: G-Protein-gekoppelter einwärts gleichrichtender Kaliumkanal, GIRK
Englisch: G-protein-coupled inwardly rectifying potassium channel, G protein-activated inward rectifier potassium channel

1. Definition

Kir3-Kaliumkanäle sind Kaliumkanäle, die durch G-Proteine aktiviert werden. Im Gehirn vermitteln sie die inhibierenden Effekte vieler Neurotransmitter. Zudem spielen sie beim Down-Syndrom, Parkinson und psychiatrischen Erkrankungen eine Rolle.

2. Genetik

Kir3-Kaliumkanäle gehören zu den G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GCPR) und setzen sich aus mehreren Untereinheiten zusammen. Diese werden durch folgende Gene kodiert:

Protein Gen Genlokus
GIRK-1 (Kir3.1) KCNJ3 2q24.1
GIRK-2 (Kir3.2) KCNJ6 21q22.13
GIRK-3 (Kir3.3) KCNJ9 1q23.2
GIRK-4 (Kir3.4) KCNJ5 11q24.3

GIRK-1 bis -3 werden in verschiedenen Gehirnabschnitten exprimiert, teils mit überlappenden Bereichen. GIRK-4 kommt primär im Herz vor.

3. Biochemie

Kir3-Kaliumkanäle sind Homo- oder Heterotetramere. Bei den Heterotetrameren sind immer zwei Untereinheiten desselben Proteins beteiligt (z.B. 2 GIRK-1 mit 2 GIRK-3), Homotetramere kommen nur von GIRK-2 vor.

Die βγ-Untereinheit von Gi-Proteinen bindet direkt an die Kir3-Kaliumkanäle und bewirkt deren Öffnung. Zudem können die Kanäle durch hohe Cholesterol- und Ethanolkonzentrationen ebenfalls geöffnet werden.

4. Funktion

Die Aktivierung vermittelt eine erhöhte Membranleitfähigkeit für Kalium und somit eine Hyperpolarisation der postsynaptischen Membran. Die Häufigkeit der Entstehung eines Aktionspotentials oder eines Schrittmacherpotentials wird verringert. Kir3-Kaliumkanäle sind daher entscheidend an den inhibitorischen Potentialen von GABAergen, noradrenergen, opioidergen, serotoninergen und somatostatinergen Neuronen beteiligt.

5. Klinik

Genmutationen, die Kir3-Kaliumkanäle betreffen, sind Auslöser für eine Form des Long-QT-Syndroms sowie für den familiären Hyperaldosteronismus und das Keppen-Lubinsky-Syndrom.

Zudem finden sich zunehmende Belege für Zusammenhänge zwischen Kir3-Kaliumkanälen und neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen. Hierzu zählen:

6. Pharmakologie

Die Kir3-Kaliumkanäle sind an der Opiat-vermittelten und möglicherweise auch an der Ethanol-induzierten Analgesie beteiligt. Abhängig vom vorgeschalteten GPCR kann die Aktivierung von Kir3-Kaliumkanälen auch durch verschiedene Rezeptoragonisten (z.B. Carbachol als Acetylcholin-Analogon) und -antagonisten (z.B. Atropin als Muskarinrezeptor-Antagonist) moduliert werden.

7. Quellen

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