Einfluss natürlicher und synthetischer Lipide sowie verschiedener Cosolventien auf Lipidmembranen

Abstract

Durch die Entwicklung und Verwendung einfacher bis hin zu komplexen Modellsystemen aus elementaren und molekularen Grundbausteinen einer biologischen Zelle ermöglicht es die biophysikalische Chemie, Antworten zu einem breiten Spektrum an biologischen, chemischen und medizinischen Fragestellungen zu liefern sowie biologische und biochemische Prozesse unter kontrollierten Bedingungen und mit großen Ähnlichkeiten zu natürlichen Systemen zu untersuchen. Eine Grundlage vieler Lebensprozesse bilden biologische Membranen, deren Eigenschaften und Funktionen sich durch Veränderungen der äußeren Einflüsse, wie Temperatur und Druck sowie Anwesenheit von z.B. osmolytisch-aktiven Substraten oder durch den Einbau weiterer Lipide beeinflussen lassen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden zum einen die Wechselwirkungen von Glykanen mit Lipidmembranen untersucht, da hydrierte Glykan-Netzwerke in direktem Kontakt mit Plasmamembranen anzutreffen sind. Zum anderen wurden Glykane in einem sogenannten aqueous two phase system (ATPS) eingesetzt, um das makromolekulare Crowding in Zellen zu simulieren. Osmolyte erlauben Organismen, unter extremen Umweltbedingungen zu überleben und negative Stressfaktoren zu kompensieren. Da Osmolyte jedoch biologisch inert sind, können sich diese Stoffe in hohen Konzentrationen im Zytoplasma akkumulieren. Zudem ist der genaue Wirkmechanismus dieser Substanzen auf Lipidmembranen noch nicht vollends aufgeklärt. Dazu wurde in dieser Arbeit der Einfluss verschiedener kompatibler Osmolyte auf eine DPPC-Modellmembran unter variierenden Temperatur- und Druckbedingungen untersucht. Rhamnolipide gehören zur Klasse der Biotenside und sind an essentiellen zellulären Funktionen und antibakteriellen Abwehrmechanismen beteiligt. In dieser Arbeit wurde detailliert der Einfluss eines Monorhamnolipids sowie der Einfluss der Anzahl der Rhamnose-Kopfgruppen auf verschieden komplexe Membransysteme untersucht. Im letzten Teil dieser Dissertation wurde der Einfluss von alkylierten Imidazoliumsalzen, die eine allgemeine Zytotoxizität sowie signifikante Antitumoraktivitäten aufweisen, anhand zweier neu synthetisierter, lipidierter Imidazoliumsalze auf die Struktur und das Phasenverhalten von Lipidmembranen untersucht. Des Weiteren konnte durch den Einsatz eines speziellen Lipidträgersystems ein generelles Fusionspotenzial dieser Molekülklasse nachgewiesen werden.