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{{Infobox Protein
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| Bild_legende = Bändermodell des ClC von ''[[Escherichia coli|E. coli]]'' von der Seite und oben, nach {{PDB|3NMO}}
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Als '''Chloridkanäle''' werden in der [[Physiologie]] und [[Zellbiologie]] [[Ionenkanal|Ionenkanäle]] bezeichnet, die eine spezifische und mehr oder weniger selektive [[Leitfähigkeit]] für [[Chlorid]]-[[Ion]]en aufweisen. Chloridkanäle sind molekular sehr divers und werden von mehreren Genfamilien oder einzelnen Genen kodiert. Die CLCN Genfamilie kodiert für 4 verschiedene Chloridkanäle und 5 verschiedene Chlorid-Protonen-Austauscher, die TMEM16 (oder auch Anoctamin) Genfamilie für Ca-aktivierte Chloridkanäle, aber auch für weniger spezifische Kanäle und Lipidtransporter, die LRRC8 Genfamilie für 5 verschiedene Untereinheiten des Volumen-regulierten Anionenkanals VRAC, und Bestrophine für mehrere, oft Ca-aktivierte Cl Kanäle. CFTR (Cystic Firbrosis Transmembrane Conductance Regulator) ist ein cAMP-aktivierter Chloridkanal und ASOR/TMEM206 ein säureaktivierter Chloridkanal. Die inhibitorischen GABA-A und Glyzin-Rezeptoren sind ebenfalls Chloridkanäle.

Die CLC (abgeleitet vom englischen ''chloride channel'') Familie umfasst Chloridkanäle, aber auch sekundär aktive Chlorid/Protonen-Austauscher ([[Transporter (Membranprotein)|Transporter]]). Strukturelle [[Homologe]] dieser Familie finden sich durch alle biologischen Reiche hinweg, vom einfachen Darmbakterium ''[[Escherichia coli]]'' über Pflanzen bis hin zu den Säugetieren. Hierbei übernehmen die Kanäle unterschiedliche biologische Funktionen, wie z. B. die Teilhabe an der Regulation des zellulären Wasserhaushaltes oder die Stabilisierung des [[Ruhemembranpotential]]s im Skelettmuskel.

== Wissenschaftliche Historie ==
Chloridkanäle und -Leitfähigkeiten waren schon Jahrzehnte vor der molekularen Identifizierung aus physiologischen Studien bekannt.<ref>{{Literatur |Autor=J. W. Woodbury, P. R. Miles |Titel=Anion conductance of frog muscle membranes: one channel, two kinds of pH dependence |Sammelwerk=The Journal of General Physiology |Band=62 |Nummer=3 |Datum=1973-09 |ISSN=0022-1295 |DOI=10.1085/jgp.62.3.324 |PMC=2226118 |PMID=4542368 |Seiten=324–353}}</ref> 1980 entdeckten Miller und Kollegen<ref>{{Literatur |Autor=Christopher Miller, Michael M. White |Titel=A VOLTAGE-DEPENDENT CHLORIDE CONDUCTANCE CHANNEL FROM TORPEDO ELECTROPLAX MEMBRANE |Sammelwerk=Annals of the New York Academy of Sciences |Band=341 |Nummer=1 Anion and Pro |Datum=1980-05 |ISSN=0077-8923 |DOI=10.1111/j.1749-6632.1980.tb47197.x |Seiten=534–551 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1749-6632.1980.tb47197.x |Abruf=2023-02-28}}</ref> einen zunächst merkwürdig erscheinenden [[Chlorid]]<nowiki/>kanal in [[Vesikel (Biologie)|Vesikeln]] des elektrischen Organs des [[Zitterrochen|Torpedorochens]]. Anhand von Einzelkanal-Untersuchungen sagte er einen doppelporigen Kanal voraus, was später nach der Klonierung von vielen Untersuchungen bestätigt wurde. 1990 gelang [[Thomas Jentsch]] die Klonierung des Torpedo Kanals, den er ClC-0 nannte.<ref>{{Literatur |Autor=Thomas J. Jentsch, Klaus Steinmeyer, Gisela Schwarz |Titel=Primary structure of Torpedo marmorata chloride channel isolated by expression cloning in Xenopus oocytes |Sammelwerk=Nature |Band=348 |Nummer=6301 |Datum=1990-12 |ISSN=0028-0836 |DOI=10.1038/348510a0 |Seiten=510–514 |Online=http://www.nature.com/articles/348510a0 |Abruf=2023-02-28}}</ref> Dies öffnete die Tür zur Identifizierung der CLCN Genfamilie und zur Untersuchungen der Struktur, Funktion und Rolle in verschiedenen Pathologien.<ref>{{Literatur |Autor=Thomas J. Jentsch |Titel=Discovery of CLC transport proteins: cloning, structure, function and pathophysiology: Discovery of CLC transport proteins |Sammelwerk=The Journal of Physiology |Band=593 |Nummer=18 |Datum=2015-09-15 |DOI=10.1113/JP270043 |PMC=4594286 |PMID=25590607 |Seiten=4091–4109 |Online=http://doi.wiley.com/10.1113/JP270043 |Abruf=2023-02-28}}</ref> So konnten u. a. Jentsch und Mitarbeiter zeigen, dass Mutationen in menschlichen CLCN Genen zu Krankheiten wie Myotonie, Nierensteinen, schweren Salzverlust über die Niere, Taubheit und Blindheit, Neurodegeneration und Bluthochdruck führen. Diese Pathologien wurden bis dahin nicht mit Chloridtransport assoziiert. 2002 löste R. Dutzler [[Röntgenkristallographie|röntgenkristallographisch]] (2.5–3.5 [[Ångström (Einheit)|Å]]) die Strukturen der ClC-Transporter EcClC und StClC von ''E. coli'' bzw. ''[[Salmonellen|Salmonella typhi]]'' und schuf damit die Basis für detaillierte Struktur-Funktions Untersuchungen.<ref>R. Dutzler, E. B. Campbell, M. Cadene, B. T. Chait, R. MacKinnon: ''X-ray structure of a ClC chloride channel at 3.0 A reveals the molecular basis of anion selectivity.'' In: ''[[Nature]].'' 415(6869), 17. Jan 2002, S. 276–277. PMID 11796999</ref>

== Isoformen im Menschen ==
Im Menschen finden sich neun [[Isoform]]en der CLC-Familie. Einige davon werden in den [[Plasmamembran]]en [[Exprimieren|exprimiert]], andere (ClC-3 bis ClC-7) in Membranen von [[intrazellulär]]en [[Organelle]]n. ClC-1 zum Beispiel findet sich in der Plasmamembran von Zellen des Skelettmuskels und ist in der Einstellung des [[Ruhemembranpotential]]s involviert.

Die einzelnen humanen Chlorid-Transporter: ClC-1, ClC-2, ClC-Ka, ClC-Kb, ClC-3, ClC-4, [[ClC-5]], ClC-6, ClC-7. Manche dieser Kanäle und Transporter benötigen akzessorische Untereinheiten, z. B. ClC-Ka und ClC-Kb barttin<ref>{{Literatur |Autor=Raúl Estévez, Thomas Boettger, Valentin Stein, Ralf Birkenhäger, Edgar Otto, Friedhelm Hildebrandt, Thomas J. Jentsch |Titel=Barttin is a Cl- channel β-subunit crucial for renal Cl- reabsorption and inner ear K+ secretion |Sammelwerk=Nature |Band=414 |Nummer=6863 |Datum=2001-11-29 |ISSN=0028-0836 |DOI=10.1038/35107099 |Seiten=558–561 |Online=https://www.nature.com/articles/35107099 |Abruf=2023-02-28}}</ref>, und ClC-7 Ostm1<ref>{{Literatur |Autor=Philipp F. Lange, Lena Wartosch, Thomas J. Jentsch, Jens C. Fuhrmann |Titel=ClC-7 requires Ostm1 as a β-subunit to support bone resorption and lysosomal function |Sammelwerk=Nature |Band=440 |Nummer=7081 |Datum=2006-03 |ISSN=0028-0836 |DOI=10.1038/nature04535 |Seiten=220–223 |Online=http://www.nature.com/articles/nature04535 |Abruf=2023-02-28}}</ref>.

== Chloridkanäle in Pflanzen ==
Chloridkanäle erfüllen verschiedene Funktionen in Pflanzen, abhängig von ihrer Lokalisierung und ihrer Ionenaffinität. Am besten untersucht sind die sieben Chloridkanäle von ''[[Arabidopsis thaliana]]'', AtCLCa bis AtCLCg.<ref>{{Literatur |Autor=M. Hechenberger, B. Schwappach, W. N. Fischer, W. B. Frommer, T. J. Jentsch, K. Steinmeyer |Titel=A family of putative chloride channels from Arabidopsis and functional complementation of a yeast strain with a CLC gene disruption |Sammelwerk=The Journal of Biological Chemistry |Band=271 |Nummer=52 |Datum=1996-12-27 |ISSN=0021-9258 |DOI=10.1074/jbc.271.52.33632 |PMID=8969232 |Seiten=33632–33638}}</ref><ref>''Cloning and molecular analyses of the Arabidopsis thaliana chloride channel gene family.'' In: ''Plant Science.'' 2009, [[doi:10.1016/j.plantsci.2009.02.006]].</ref> Die Kanäle befinden sich in den Membranen verschiedener Organelle und erfüllen dort die Funktion von Aniontransportern. So transportieren AtCLCa und AtCLCe Nitrat anstelle von Chlorid über Membranen.<ref>''Two anion transporters AtClCa and AtClCe fulfil interconnecting but not redundant roles in nitrate assimilation pathways.'' In: ''New Phytologist.'' 2009; [[doi:10.1111/j.1469-8137.2009.02837.x]].</ref>

== Die Struktur ==
CLC-Transporter und -Kanäle sind rautenförmige [[Homodimer]]e. Jede Untereinheit besitzt eine eigene sanduhrenförmige Pore mit der engsten Stelle im Zentrum der Membran. Von der extra- und intrazellulären Seite reichen zwei ausgedehnte wassergefüllte Vorhöfe in die Pore hinein, zentral liegt die Pore wasserfrei vor.
Es werden drei Ionenbindungsstellen angenommen: zwei je an der Kontaktfläche zwischen Vorhof und Poreninnerem und eine im wasserfreien Zentrum. Koordiniert werden die Ionen bei der [[Permeation]] hierbei von partiell geladenen Seitenketten-[[Hydroxygruppe]]n und einigen Hauptkettenstickstoffatomen, welche gemeinsam den Selektivitätsfilter bilden und die Ionen energetisch durch den [[hydrophob]]en Teil der Membran balancieren.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==
* T. J. Jentsch, V. Stein, F. Weinreich, A. A. Zdebik: ''[http://physrev.physiology.org/cgi/content/full/82/2/503 Molecular structure and physiological function of chloride channels.]'' In: ''[[Physiol Rev]].'' 82(2), Apr 2002, S. 503–568. Review. PMID 11917096

== Weblinks ==
* {{PROSITE|PDOC51371|CBS-Domäne|2011-09-20}}

[[Kategorie:Transporter (Membranprotein)| Chloridkanal]]
[[Kategorie:Zellbiologie]]

Chloridkanal - Versionsgeschichte

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