Temperatur-, hydrostatische Druck- und Kosolvenseffekte auf die Flüssig-Flüssig-Phasentrennung verschiedener Proteinsysteme

Abstract

Bereits vor 120 Jahren entstand die Idee, dass kondensierte, tropfenartige Granula zur Struktur des Protoplasmas beitragen. Jedoch wurde erst in den letzten 10 Jahren neben der durch "klassische" Lipid-Doppelschichtmembranen gestützte Kompartimentierung (z.B. Plasmamembran, Lysosomen, endoplasmatisches Retikulum, Mitochondrien) erkannt, dass die Flüssig-Flüssig-Phasentrennung (LLPS) von Proteinen und Nukleinsäuren eine wichtige Rolle bei der membranlosen Kompartimentierung von Zellen durch die Bildung von biomolekularen Kondensaten spielten. Solche Kondensationsprozesse sind mit zahlreichen intrazellulären Organismen an der subzellulären Organisation wie, P-bodies, Stressgranula, Keimgranula und Zentrosomen im Zytoplasma und Nukleoli, Chromatin und Cajal-Körper im Zellkern beteiligt. Unteranderem sind diese Kondensate an Membranfunktionen, wie beim Kernporenkomplex beteiligt oder man findet sie, wie im Fall der postsynaptischen Dichte, in der Nähe von Zellmembranen wieder. Im Bestreben, biomolekulare LLPS-Prozesse zu verstehen, konzentriert sich diese Arbeit auf die Gleichgewichtsthermodynamik der Flüssig-Flüssig-Phasentrennung unterschiedlicher Proteinsysteme in Abhängigkeit der Temperatur, des Druckes und unterschiedlicher Kosolvens-Bedingungen. Um die Funktion solcher LLPS-gesteuerten biologischen Kompartimentierungsvorgänge vollständig verstehen zu können, reicht jedoch die Kenntnis des Gleichgewichtsverhaltens solcher LLPS-Prozesse nicht aus. Aufgrund dessen wurde die Arbeit auf die Untersuchung der Phasenübergangskinetik der LLPS-Prozesse erweitert.