Struktur und Dynamik von Modellbiomembranen unter verschiedenen physikalischen und chemischen Bedingungen

Abstract

Plasmamembranen umgeben Zellen und deren Organellen, weshalb sie in praktisch jedem Lebewesen vorkommen und wichtige biologische Funktionen übernehmen. Dabei fungieren sie als spezifische Barriere, die die Diffusion von Stoffen in und aus der Zelle regulieren. Biomembranen reagieren empfindlich auf Temperatur- und Druckänderungen sowie auf die Anwesenheit bestimmter Cosolventien. Diese Arbeit beschäftigt sich im Wesentlichen mit den Auswirkungen verschiedener Substanzen auf Modellbiomembranen in Abhängigkeit des Drucks und der Temperatur. In dieser Dissertation konnte gezeigt werden, dass in Bakterien vorkommende ungesättigte Lipide die auf dem Mars vorkommenden Umweltbedingungen überstehen, sodass prokaryotische Zellmembranen in den Salzlaken unterhalb des Südpols der Marsoberfläche überdauern könnten. Außerdem wurden die verschiedenen Anpassungen von Lipidmembranen an hohe hydrostatische sowie osmotische Drücke studiert. Die Kombination aus der Zugabe eines antimikrobiellen Peptids und einer Hochdruckbehandlung auf bakterielle Modellmembranen demonstriert einen neuen Ansatz zur Nahrungsmittelkonservierung. Ein weiteres Kapitel beschäftigt sich mit dem Einfluss bestimmter pseudo-Naturstoffe, die durch lysosomale Membranen diffundieren können, um die Aktivität der verdauenden Enzyme innerhalb von Lysosomen durch eine pH-Wert Änderung zu senken. Zuletzt befasst sich diese Arbeit mit dem Einbau von künstlichen Lipiden auf Imidazolbasis in verschiedene Phospholipidmembransysteme zur gezielten Manipulation derer Eigenschaften.