Untersuchung der Diffusion von Nanosonden in inhomogenen Monoschichten als Modell für diffusiven Transport in Lipidmembranen

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Im Rahmen dieser Studie soll die Natur der für die Diffusion innerhalb von Monoschichten an der Luft/Wasser-Grenzfläche wichtigen Wechselwirkungen zwischen Membrandomänen und Modellproteinen aufgeklärt werden, wobei ein von uns entwickeltes Single-Particle-Tracking-Verfahren (SPT) zum Einsatz kommen soll. Diese Experimente sind durch von uns durchgeführte Monte-Carlo-Simulationen, mit denen Hinweise für einen durch Wechselwirkungen mit kondensierten Domänen gesteuerten Lokalisierungsprozess erhalten wurden, inspiriert. Es ist geplant, die Experimente und Simulationen auf komplexere Systeme auszudehnen, wovon auch ein tieferes Verständnis der Funktion von Mikrodomänen innerhalb biologischer Membranen erwartet wird. Weiterhin soll der Einfluss von Störkomponenten - des Peptids Gramicidin S und strukturell variierter Analoga - auf die Diffusion innerhalb der Membran beleuchtet werden. Durch entsprechende Synthese sollen Rückschlüsse auf den Charakter der Störung durch die Ladung des Peptids und durch die Beeinflussung des Kettenbereichs der Lipide in der Monoschicht ermöglicht werden. Das veränderte Aggregationsverhalten der Derivate ist ein weiterer wichtiger Aspekt, dem mit Single-Molecule-tracking unter Einsatz entsprechend fluoreszenz-markierter Moleküle nachgegangen werden soll. Basierend auf Erfahrungen mit den Peptiden kann somit auch der Einfluss von Membraninhomogenitäten (Domänen) auf die Diffusion von Proteinen untersucht werden.