In situ‐spektroskopische Detektion der weitreichenden Reorientierung von Transmembranhelices während der Öffnung des Influenza A M2‐Kanals**

Abstract

AbstractViroporine sind kleine Ionenkanäle in Membranen umhüllter Viren, die Schlüsselrollen in viralen Lebenszyklen spielen. Um Viroporine als Wirkstoffziele zur Bekämpfung von Virusinfektionen nutzen zu können, bedarf es eines umfassenden Verständnisses ihrer Funktionsweise. Hierfür sind wiederum Methoden notwendig, die ihre Untersuchung unter in situ‐Bedingungen ermöglichen. In dieser Arbeit nutzen wir die oberflächenverstärkte Infrarotabsorptionsspektroskopie (SEIRA, engl. surface‐enhanced infrared absorption), um den Mechanismus der Viroporinfunktion von Influenza A M2 in einer trägergestützten Membran zu untersuchen. M2 ist ein Paradebeispiel pH‐aktivierter Protonenkanäle, das den Protonenfluss in das Virusinnere während einer Virusinfektion kontrolliert. Mit Hilfe von SEIRA verfolgen wir die weitreichende Reorientierung der transmembranen α‐Helices von M2 in situ während der pH‐aktivierten Kanalöffnung. Wir quantifizieren dieses Ereignis als eine helikale Neigung von 26° zu 40° durch eine Korrelation der experimentellen Ergebnisse mit rechnergestützter Spektroskopie basierend auf Strukturen aus Festkörper‐Kernspinresonanzspektroskopie. Die mechanische Bewegung wird durch die Zugabe des Inhibitors Rimantadin verhindert, was somit einen direkten spektroskopischen Marker zum Testen der antiviralen Aktivität darstellt. Der hier vorgestellte Ansatz bietet somit ein spektroskopisches Werkzeug zur Quantifizierung großskaliger Strukturänderungen und zum Beobachten der Funktion und Inhibition einer wachsenden Zahl von Viroporinen aus pathogenen Viren.