The thesis is divided into two major parts. The first part focuses on the localisation of probes in lipid/polymeric bilayers and in GM1 micelles. Included in this thesis is a new approach based on electronic energy transfer/migration (FRET/DDEM), which efficiently determines transversal positions of fluorescent molecules in lipid bilayers. This approach has been used to locate newly synthesized lipid probes in DOPC bilayers. The label was introduced at the end of sn-2 acyl chains of variable length. Analytical models accounting for FRET exist for a limited number of basic geometries. Here, a combination of FRET and Monte Carlo simulations enables the localisation of probes in bicelles and in bilayers containing pores, i.e. in lipid systems with variable curvature, or in non-homogenous lipid systems. This approach has been used to test whether conical-like fluorescence probes have an increased affinity to highly curved regions, which would enable preferential labelling of membrane pores. A simplified FRET model has been applied to localize 2-pyridones, a class of potential drugs, in GM1 micelles. Since the localisation of drugs within nanoparticles might influence the release kinetics and loading efficiency, knowledge about the drug location is highly relevant. It turned out that all derivatives were localised at the core-shell interface of GM1 micelles. The second part of the thesis focuses mainly on the estimation of lipid nanodomain size by means of FRET, which still remains the most powerful method in this field. Limitations of FRET in the determination of domain size have been explored. We showed that the limitations of FRET are mainly caused by a low probes affinity to either the liquid-ordered or liquid-disordered phase. In the continuing work we provided a detailed dynamic and structural study of crosslinker-triggered formation of nanodomains. Here, two different domains have been revealed, i.e. i) domains whose size grows with increasing amount of added cholera toxin (CTxB), and to which CTxB binds tightly; ii) domains formed in membranes containing a slightly increased amount of sphingomyelin (as compared to i) whose size does not change during titration by additional CTxB and to which CTxB binds less tightly. / Disertace je rozdělena do dvou hlavníchčástí. Prvníčást se zabývá lokalizací značek v lipidových/polymerních dvojvrstvách a v GM1micelách. V práci prezentujeme nový přístup založený na přenosu/migraci elektronické energie (FRET/DDEM), jež umožňuje efektivně určovat vertikální pozici fluorescenčních molekul uvnitř lipidové dvojvrstvy. Tato metoda byla použita k lokalizaci nově syntetizovaných lipidových značek značených na konci sn-2 acylového řetězce s různou délkou v DOPC dvojvrstvách. Analytické modely popisující FRET existují pouze pro limitovaný počet základních geometrií. Kombinace FRETu s Monte Carlo simulacemi nicméně umožňuje lokalizaci značek v bicelách a v dvojvrstvách obsahujících póry, tj. v lipidových systémech s proměnlivým zakřivením a v nehomogenních lipidových útvarech. Tento přístup umožnil např. zjistit, zda kuželovitětvarované značky mají zvýšenou afinitu k vysoce zakřiveným oblastem dvojvrstvy, což by umožnilo preferenční značení pórů. Lokalizovány byly rovněž tři deriváty 2-pyridonů(potencionálních léčiv) v GM1micelách za použití jednoduchého modelu zohledňujícího FRET mezi donory a akceptory nacházejícími se v micelách. Lokalizace léčiv v nanočásticích ovlivňuje kinetiku uvolňování (release kinetics) a množství látky solubilizované v micelách (loading efficiency). Druhá část se především zabývá určováním velikostí lipidových nanodomén pomocí FRETu, který stále zůstává nejvíce výkonnou metodou v této oblasti. Zkoumány byly limitace FRETu v určování lipidových nanodomén. Ukázalo se, že tato omezení jsou především způsobena nízkou afinitou značek buď k Lonebo k Ldfázi. V navazující studii jsme poskytnuli detailní dynamickou a strukturní studii formace nanodomén indukované crosslinkerem. Objevili jsme dva typy domén: a) domény, jejichž velikost se zvětšuje s rostoucím množstvím přidaného cholera toxinu (CTxB) a k nimž se CTxB váže pevně a b) domény vzniklé v membránách se zvýšeným množstvím sfingomyelinu (ve srovnání s a)), jejichž velikost se nemění během titrace dodatečným CTxB a k nimž se CTxB váže méně pevně. / This thesis has been elaborated within the framework of the Agreement on JointSupervision (co-tutelle) of an International Doctoral Degree Programmebetween Charles University in Prague, Czech Republic and the Department of Chemistry at Umeå University, Sweden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:umu-52619 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Sachl, Radek |
| Publisher | Umeå universitet, Kemiska institutionen, Umeå : Umeå Universitet |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Doctoral thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.003 seconds