Lipid-Modellmembranen unter dem Einfluss hochvalenter Kationen, lipidierter Imidazoliumsalze und Zwei-Phasen-Systemen

Abstract

Im ersten Teil dieser Arbeit wurden die Einflüsse von Y3+Ionen auf die Struktur sowie das Phasenverhalten und spezifische thermodynamische Parameter von Modellmembransystemen verschiedener Komplexität und Ladung untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Anwesenheit dieser Ionen zu einer dichteren Lipidpackung und partieller Dehydratation der Kopfgruppenregion, sowie zu einem ausgeprägten Anstieg der Gel-zu-flüssig Phasenübergangstemperatur der Lipidmembranen führt. Dies ist auf einen gesteigerten lateralen Kompressionsdruck in der Membran zurückzuführen, welcher durch das Eindringen der Ionen in die Kopfgruppenregion und einer voraussichtlichen Koordinierung dieser an die vorliegenden Phosphatgruppen resultiert. Im zweiten Teil der Arbeit stand der Einfluss lipidierter Imidazoliumsalze auf die Struktur und das Phasenverhalten von Lipidmembranen, wie auch die Untersuchung des Fusionsinduktionspotentials dieser Moleküle im Fokus. Hierbei wurden signifikante Verringerungen der thermotropen Phasenübergangstemperatur der Membranen und starke Störungen der Lipid-Konformationsordnung sowie in der lateralen Membranordnung nachgewiesen. Weitergehend wurde der Einfluss eines weiteren, speziell zur Fusionsinduktion konstruierten lipidbasierten Imidazoliumsalzes bei verschiedenen Konzentrationen in Membranen verschiedener Komplexität untersucht. Hier wurden zur ersten Teilstudie vergleichbare Einflüsse auf das thermotrope Phasenverhalten der Membranen, jedoch geringere störende Effekte auf die laterale Membranordnung nachgewiesen. Darüber hinaus konnte unter Verwendung eines speziellen Lipid-Trägersystems für dieses Salz durch fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen ein bestehendes Vesikel-Fusionspotential dieser Molekülklasse nachgewiesen werden. Im dritten Teil dieser Arbeit wurden Einflüsse auf die benannten Membranen der in natürlichen Zellen vorliegenden, makromolekularen Verdichtung, wie auch des hydrostatischen Druckes betrachtet. Hierzu wurde das wässrige Zwei-Phasen-System PEG/Dextran verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass die Separation des Zwei-Phasen-Systems innerhalb des Vesikels zunächst zur intravesikulären Membranbenetzung und im späteren Verlauf in Abhängigkeit der Umgebung des Vesikels zu Ausstülpungen der ld-Domänen der Membran führt. Hierdurch wird die flüssig-flüssig Grenzflächenenergie des Zwei-Phasen-Systems reduziert und es verbleibt ein energetisch günstigerer, quasisphärischer Vesikelhauptkörper.