Proteine formen während der Endozytose planare Membranen
zu gekrümmten Vesikeln um. Im ersten Schritt dieses Prozesses bindet das Protein
Epsin an das Rezeptorlipid Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PIP<sub>2</sub>) und ein
vorher ungeordneter Bereich am N-Terminus von Epsin, die <i>epsin N-terminal
homology domain</i> (ENTH), bildet eine α-Helix, welche in die Membran insertiert.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Wechselwirkung von ENTH mit PIP<sub>2</sub>-haltigen
Lipiddoppelschichten unter Verwendung von <i>bottom up</i> Modellsystemen charakterisiert.
Die Affinität von ENTH zu PIP<sub>2</sub> wurde für verschiedene Lipidzusammensetzungen
und Membrangeometrien untersucht, wobei unabhängig von
Lipidzusammensetzung und Membrantopologie ähnliche Bindungskonstanten
im hohen nanomolaren Bereich bestimmt wurden.
Ausgestülpte porenüberspannende Membranen wurden als Modellsystem etabliert,
um die Fähigkeit von ENTH zur Membrankrümmung als Funktion der Lipidzusammensetzung
zu charakterisieren. Die Höhe der ausgestülpten Membranen ist
durch die laterale Spannung begrenzt. Verursacht durch Insertion der ENTH Helix
wuchsen Membranen mit einem hohen Flächenkompressionsmodul. Im Gegensatz
dazu rissen Membranen mit einem niedrigen Flächenkompressionsmodul durch
die ENTH induzierte Bildung von Membrandefekten.
Entgegen der Eigenschaft von ENTH Membranen zu krümmen, wurde an hochgespannten
porenüberspannenden Membranen keine Membrantubulierung und
-vesikulierung beobachtet. Daher wurde untersucht, ob diese Fähigkeit durch eine
hohe laterale Spannung unterdrückt wird. Zu diesem Zweck wurden Riesenvesikel
auf einem Glassubstrat adhäriert, wobei die Adhäsionsstärke und in Folge die
laterale Spannung als Funktion der Mg<sup>2+</sup> Konzentration eingestellt werden konnte.
ENTH-induzierte Membrantubulierung konnte für Vesikel mit niedriger Spannung
nachgewiesen werden und war bei höherer Spannung unterdrückt.
Unabhängig von der Membranspannung wurde ein Abflachen der Vesikel nach
ENTH-Zugabe beobachtet. Die Ursache hierfür wurde in der durch die insertierte
Helix hervorgerufene Reduktion des Flächenkompressionsmoduls gefunden. Die
insertierte Helix stört die hydrophoben Wechselwirkungen der Lipidfettsäureketten
und das reduzierte Flächenkompressionsmodul verringert die zur Membrankrümmung
benötigte Energie. In Kombination mit der durch die insertierte
Helix erzeugten lokalen Krümmung ist dies eine molekulare Erklärung für die
ENTH-initiierte Bildung eines Vesikels während der Endozytose.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-goettingen.de/oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-0028-8821-2 |
| Date | 18 July 2016 |
| Creators | Gleisner, Martin |
| Contributors | Steinem, Claudia Prof. Dr. |
| Publisher | Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen |
| Source Sets | Georg-August-Universität Göttingen |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
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