Diplom- & Masterarbeiten

DNA-basierte Nano-Gerüste für die Rekonstitution von Membranproteinen

Membranproteine spielen eine wichtige Rolle in den zellulären Prozessen und die Funktionen dieser Lipid-assoziierten Proteine können aus ihren Strukturdaten aufgeklärt werden. Aufgrund ihrer Hydrophobie und ihrer Tendenz, in hydrophiler Lösung zu aggregieren, war es bisher schwierig, ihre Struktur in vitro zu entschlüsseln. Um ihre Faltung und Funktionen zu untersuchen, werden Membranproteine in einer nativen, phospholipid-ähnlichen Umgebung, sogenannten Membranmimetika, rekonstituiert. Allerdings ist es schwierig und herausfordernd, die Größe und Form dieser in-vitro-Modellsysteme definiert zu kontrollieren. Das Aufkommen der DNA-Nanotechnologie hat die Programmierung dieser Strukturen mit präziser Größe und Abmessungen ermöglicht. Unsere Gruppe hat ein neuartiges, nanoskaliges, membranmimetisches System namens DNA-encircled Lipid Bilayers (DEBs) entwickelt, indem sie den vielseitigen Werkzeugkasten der DNA-Nanotechnologie genutzt hat. Dieser vielseitige Ansatz hilft bei der Funktionalisierung der Lipid-Doppelschicht in Übereinstimmung mit den spezifischen Anforderungen biophysikalischer Untersuchungen.

DEBs bestehen aus mehreren Kopien von alkylierten Oligonukleotiden, die in einen doppelsträngigen Minikreis (dsMC) hybridisiert sind. Nach Zugabe von Lipiden zu den dsMC stabilisieren die Alkylketten der Minikreise den hydrophoben Rand der Lipiddoppelschicht und assemblieren sich selbst innerhalb der Minikreise. Obwohl die theoretische Möglichkeit, dass ein alkylierter DNA-Ring eine Lipiddoppelschicht stabilisiert, bewiesen wurde, muss noch der Hauptzweck der Stabilisierung eines Membranproteins in-vitro bewiesen werden. In meiner Masterarbeit beabsichtige ich, die Rekonstitution eines Membranproteins im Inneren von DEBs zu erreichen und darüber hinaus auch zur Verbesserung des DEB-Aufbaus beizutragen, da dieser noch in den Kinderschuhen steckt.