Stabilität ausgewählter Flüssig-Flüssig- Phasentrennungen in biomolekularen Systemen

Abstract

Die Flüssig-Flüssig-Phasentrennung (englisch: liquid-liquid phase separation, LLPS) hat sich als Schlüsselmechanismus für die intrazelluläre Organisation erwiesen, wobei zahlreiche aktuellere Studien wesentliche Erkenntnisse über die Rolle der LLPS im Bereich der Zellbiologie geliefert haben. Es gibt zudem Hinweise darauf, dass die LLPS mit einer Reihe von Erkrankungen, einschließlich neurodegenerativer Krankheiten, in Verbindung gebracht werden kann. Die pathologische Aggregation des α-Synucleins, die in kausalem Zusammenhang mit der PARKINSON-Krankheit steht, kann durch Tröpfchenkondensation erfolgen, welche schließlich schrittweise in den amyloiden Zustand übergeht. Es wurde im Rahmen dieser Dissertation untersucht, wie der Fibrillierungsprozess des α-Synucleins, etwa durch die Zugabe des antimikrobiellen Peptids LL-III, beeinflusst werden kann. Darüber hinaus kann eine Flüssig-Flüssig-Phasentrennung auch zur Bildung von biomolekularen Kondensaten führen, welche als eine der anfänglichen Kompartimentierungsstrategien von Zellen gelten, die auch heute noch bei der Bildung von nicht-membranartigen Kompartimenten in biologischen Zellen vorherrschen. Daher wurden im Rahmen dieser Dissertation die Auswirkungen extremer Umweltbedingungen, insbesondere hochaggressiver Marssalze (Perchlorat und Sulfat) und hohen Drucks, auf die Bildung biomolekularer Proteinkondensate untersucht. Eine ähnliche Art der Tröpfchen, die wässrigen Zweiphasensysteme, können zudem mit biokatalytischen Reaktionen in Verbindung gebracht werden. Schließlich ist die gezielte Anpassung des Reaktionsmediums eine interessante Alternative zur Modulation der kinetischen Eigenschaften biokatalytischer Reaktionen. Deshalb wurde die kombinierte Wirkung eines wässrigen Zweiphasensystems und eines hohen hydrostatischen Drucks auf die Kinetik der FDH-katalysierten Oxidation von Formiat zu CO2 im Rahmen dieser Dissertation studiert.