Untersuchungen zur Variation von Struktur, Dynamik und Funktionalität von Protein- und Lipidsystemen durch physiologisch relevante Osmolyte und Druckapplikation

Abstract

Letztendlich ist alles Leben Nichtgleichgewichtsthermodynamik und beruht auf einem korrekten Zusammenspiel der Struktur und Dynamik biologischer Makromoleküle. Gegenstand dieser Arbeit ist die Fragestellung, inwieweit Struktur, Dynamik und damit auch die Funktionalität von Proteinen und Modellmembranen sich gegenseitig beeinflussen und durch Druckapplikation und Zugabe von Osmolyten, und somit durch Änderungen der Lösungsbedingungen, modifiziert werden können. Leben ist unter diversen extremen Umweltbedingungen wie extremen Temperaturen, extremen pH-Werten oder unter osmotischem und hydrostatischem Druck beobachtet worden. Dies setzt die evolutionäre Entwicklung bestimmter Kompensations-Strategien in extremophilen Organismen voraus. Einer dieser Mechanismen ist die vermehrte Biosynthese von Osmolyten. Dies sind niedermolekulare organische Verbindungen, welche den Einfluss negativer Stressfaktoren kompensieren. Der Fokus dieser Arbeit liegt dabei vor allem auf dem Einfluss von hydrostatischem Druck auf die Eigenschaften von Membranen und Proteinen sowie der Fragestellung, inwieweit dieser Einfluss durch Osmolyte kompensiert wird. Zusätzlich wurde auch der Einfluss der Stressfaktoren Temperatur und osmotischer Druck betrachtet.