Kaliumkanäle sind eine wichtige Gruppe von Ionenkanälen, die wesentliche physiologische Funktionen erfüllen. Alle bekannten K+ Kanäle haben eine ähnliche Architektur mit einer zentralen, leitenden Pore, die eine hohe Ähnlichkeit in allen bekannten Lebensformen, Eukaryonten, Archaeen, Bakterien und sogar Viren aufweist. Letztere erweisen sich als eine äußerst Interessante Gruppe, da die aus Viren isolierten K+ Kanäle auf ein absolutes Minimum reduziert sind und im Grunde das Porenmodul von allen K+ Kanälen repräsentieren. Trotz ihrer reduzierten Größe besitzen sie alle wesentlichen charakteristischen Eigenschaften von größeren, komplexeren K+ Kanälen, was sie zu einem idealen Modellsystem zur Untersuchung von Struktur/Funktionsbeziehungen macht, welche die Permeabilität von Ionen und das gating der Kanäle bestimmt. In dieser Arbeit wurde die planare Lipid bilayer (PLB) Technik verwendet um kleine, virale K+ Kanäle auf Einzelkanalebene elektrophysiologisch zu untersuchen. Mit diesem auf das Wesentliche reduzierte Messsystem ist eine schnelle und einfache Änderung der experimentellen Bedingungen, wie pH, Ionenkonzentration oder Lipidzusammensetzung, möglich, so wie das unkomplizierte Hinzugeben von Blockern. Im ersten Teil wird eine neue Methode zur Funktionsanalyse von Membranproteinen vorgestellt. Es konnte gezeigt werden, dass die Zugabe von nanodiscs zu einem in vitro Expressionssystem in einer zeitsparenden und kontaminationsfreien Methode resultiert, um Membranproteine zu exprimieren und aufzureinigen, damit sie anschließend mit verschiedenen Methoden für Einzelkanalmessungen verwendet werden können. Der virale K+ Kanal KcvNTS und der häufig als Modell verwendete, bakterielle K+ Kanal KcsA konnten erfolgreich nach Expression in Anwesenheit von nanodics mit der PLB Methode untersucht werden. Die Experimente haben außerdem ergeben, dass nicht die Lipide innerhalb der nanodiscs die Kanaleigenschaften bestimmen, sondern die Lipidzusammensetzung der Zielmembran innerhalb des Versuchsaufbaus. Die Daten zeigen ebenfalls, dass diese Methode für den synthetischen, durch Blaulicht aktivierten K+ Kanal BLINK1 erfolgreich angewendet werden konnte. Im Gegensatz zur Expression in Zellen verliert BLINK1 jedoch seine Lichtempfindlichkeit, was ein Defizit der Methode hinsichtlich posttranslationaler Modifikationen darstellt. Im zweiten Teil geht es um die systematische Analyse des viralen K+ Kanals KcvPBCV-1. Eine Untereinheit besteht aus 94 Aminosäuren, welche zwei Transmembran (TM) Helices, eine Porenschleife mit dem Selektivitätsfilter und eine kurze N-terminale Helix ausbildet. Vorangehende Studien mit Hefekomplementationsassays haben ergeben, dass die Position 94 in KcvPBCV-1 eine wichtige Rolle beim gating spielt. In diesen vorherigen Versuchen wurde Leucin durch alle weiteren proteinogenen Aminosäuren ausgetauscht und das Maß der Hefekomplementation als indirekter Parameter für Kanalaktivität festgestellt. In dieser Arbeit wurde KcvPBCV-1 und die 19 Mutanten KcvPBCV-1 L94X auf Einzelkanalebene analysiert um den Effekt jeder einzelnen Mutation auf die wichtigsten Kanaleigenschaften, Einzelkanalleitfähigkeit und Offenwahrscheinlichkeit, zu überprüfen. Die Ergebnisse der PLB Messungen sind nicht kompatibel mit denen der Hefekomplementationsassays. Das bedeutet, dass letzteres eine geeignete Methode ist um die grundlegende Kanalfunktion zu überprüfen, jedoch wird keine Information über detaillierte Kanaleigenschaften geliefert. Die Ergebnisse der 4 Hefekomplementationsassays sind vermutlich auch durch sekundäre Faktoren, wie Sortierung und Translationseffizient des Kanalproteins beeinflusst. Dennoch zeigen die Ergebnisse der Einzelkanalmessungen, dass die letzte Aminosäure von KcvPBCV-1 eine komplexe Auswirkung auf die Kanalfunktion hat und sowohl Einfluss auf die Offenwahrscheinlichkeit, als auch die Einzelkanalleitfähigkeit nimmt. Die wichtigsten Beobachtungen nach Messung der Mutanten waren, dass KcvPBCV-1 L94P und KcvPBCV-1 L94C zu einer Erhöhung der durchschnittlichen Offenwahrscheinlichkeit, so wie der Spannungsabhängigkeit führen. Ein weiteres Ergebnis war, dass nach Mutation zu Aminosäuren mit basischen Seitenketten zum einen die Spannungsabhängigkeit der Offenwahrscheinlichkeit invertiert und zum anderen die Einzelkanalleitfähigkeit im Vergleich zum Wild Typ deutlich reduziert ist. Aufgrund der Titrierbarkeit von Histidin wurden sowohl KcvPBCV-1, also auch die Mutante KcvPBCV-1 L94H im pH Bereich zwischen 4 und 9 auf ihre H+ Sensitivität untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass bereits der Wild Typ eine H+ Sensitivität aufweist, die durch Mutation von L94H deutlich verstärkt wird. Um den mit Histidin zusammenhängenden Effekt zu beschreiben wurde ein einfaches Zwei-Zustandsmodell angewendet, in welchem sich der Kanal in einem Zustand mit hoher Leitfähigkeit (Gmax) oder niedriger Leitfähigkeit (Gmin) befinden kann. Der Übergang von einem Zustand in den anderen kann über zwei Wege erfolgen, entweder durch den Effekt der mit dem Wild Typ einhergeht, oder durch den Effekt der durch die Mutation L94H ausgelöst wird. Werden die Daten basierend auf diesem Modell gefittet, ergibt sich, dass der Effekt durch die Mutation L94H den des Wild Typs komplett überschreibt. Außerdem konnte der Effekt der im Übergangsbereich von deprotoniertem zu protoniertem Histidin (pH 6) auftritt durch Zugabe von NiCl2 zur Elektrolytlösung während der Messung von KcvPBCV-1 L94H bei niedrigen H+ Konzentrationen imitiert werden. Ni2+ ist dafür bekannt, mit deprotoniertem Histidin zu komplexieren. Die Komplexität dieser H+ Abhängigkeit erlaubt es jedoch nicht daraus auf eine pH Sensorik zu schließen. Im letzten Teil der Arbeit werden zwei weitere virale K+ Kanäle, KcvGNLD und KcvMT325 mit der PLB Methode untersucht. Bisher wurden die Kanäle erst anhand von patch clamp Messungen in HEK293 Zellen oder mit der two-electrode voltage clamp Technik in Xenopus Oozyten untersucht. Die beiden Kanäle unterscheiden sich zwar geringfügig in ihrer Aminosäuresequenz, zeigen aber sehr ähnliche Eigenschaften in Bezug auf Einzelkanalleitfähigkeit und Offenwahrscheinlichkeit. Die Offenwahrscheinlichkeit beider Kanäle ist spannungsabhängig und nimmt von nahezu 100% auf ~10% ab mit höheren positiven Spannungen. Eine Erhöhung der K+ Konzentration führt zu einer Verschiebung der Spannungsabhänigkeit in Richtung positiver Spannungen. Außerdem weisen beide Kanäle innerhalb des Selektivitätsfilters ein Threonin an der Position unmittelbar vor dem GY/FG Motiv auf, im Vergleich zu den Meisten anderen Kcv Kanälen, welche an dieser Position ein Valin besitzen. Die Substitution von Threonin zu Valin führt trotz der Ähnlichkeit der beiden Aminosäuren sowohl in KcvGNLD als auch in KcvMT325 zu einem Verlust der Spannungsabhängikeit. Die Ergebnisse der verschiedenen Experimente zeigen, dass bei viralen K+ Kanälen bereits durch einzelne Mutationen die grundlegenden Kanaleigenschaften wie Spannungsabhängigkeit, Offenwahrscheinlichkeit und Einzelkanalleitfähigkeit stark verändert werden können. Diese Eigenschaft macht virale K+ Kanäle zu einem besonders geeigneten Baustein zur Herstellung synthetischer Kanäle. Mit nur geringem Aufwand können große Unterschiede auf der Einzelkanalebene erreicht werden.