dc.contributor.advisor | Schaap, Iwan Dr. | de |
dc.contributor.author | Li, Sai | de |
dc.date.accessioned | 2012-11-28T16:00:00Z | de |
dc.date.accessioned | 2013-01-18T13:40:45Z | de |
dc.date.available | 2013-01-30T23:51:12Z | de |
dc.date.issued | 2012-11-28 | de |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F093-1 | de |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2900 | |
dc.description.abstract | Physik gibt es überall dort, wo Materie:
Maßnahmen wie Energie, Masse, Temperatur, Geschwindigkeit, Größe
und Steifigkeit sind alle Beispiele der physikalischen
Eigenschaften. Solche Mengen sind wichtige Charakterisierungen für
biologische Organismen: Sie verändern die ganze Zeit während des
gesamten Lebenszyklus. Für eine Bio-Mechaniker, Steifigkeit ist
eine wichtige Maßnahme zur biologischen Design zu verstehen. Weil
biologische Bausteine so klein wie 1 nm (Protein / DNA / Lipid)
sein können, sind spezielle Techniken erforderlich, um ihre
Steifigkeit zu studieren. Beide Rasterkraftmikroskopie (AFM) und
optischen Pinzetten können verwendet werden, um aktiv zu verformen
die Objekte an pN-nN Kräfte und messen die Verformung auf Nanometer
Längenskalen werden. In dieser Arbeit AFM wird angewandt, um die
Mechanik von Influenza-Viren, Liposomen und lebenden Zellen zu
studieren. Das Genom von Viren von einer Proteinhülle und in
einigen Fällen eine zusätzliche Lipidhülle verpackt. Dieser Verbund
Shell hat widersprüchliche Rollen: er hat das virale Genom zu
schützen, aber es sollte auch ermöglichen Auspacken während der
viralen Infektion in das Genom zu lösen. Influenza-Virus ist das
weichste Virus jemals gefunden, aber zur gleichen Zeit eine sehr
hartnäckige Virus verursacht jährliche Pandemien. Ein besseres
Verständnis der mechanischen Eigenschaften des Influenza-Virus kann
uns helfen zu verstehen, warum das Virus so erfolgreich ist. Die
mechanischen Eigenschaften von Influenza-Viren wurden durch AFM
gemessen und mit den Liposomen der viralen Lipid hergestellt. Wir
haben gefunden, dass die Influenzavirus-Mechanik durch seine
Lipidhülle (~ 70%) werden dominiert. In Kapitel 2 haben wir
gezeigt, dass anstelle der Verwendung einer starren Proteinkapsid
die Lipidhülle ausreicht, um das Influenza virale Genom zu
schützen. In Kapitel 3 haben wir weitere blickte in die Funktion
des M1 Proteinhülle während der viralen Infektion. Ein
Zwischenprodukt Auspacken Schritt wurde durch Messen der in
fluenzavirale Steifigkeit bei pH 7, 6, 5,5 und 5, Bedingungen, die
die Ansäuerung Umgebungen auf der viralen Infektion nachahmen
Stoffwechselweg entdeckt. Der Zwischenschritt wurde weiterhin als
wesentlich erwiesen für eine erfolgreiche Infektion. Wir schlagen
vor, dass das Influenza-Virus hat sich zu eng synchronisiert die
verschiedenen Schritte ihrer Auspacken mit pH- | de |
dc.format.mimetype | application/pdf | de |
dc.language.iso | eng | de |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ | de |
dc.title | Atomic force microscopy study on the mechanics of influenza viruses and liposomes | de |
dc.type | doctoralThesis | de |
dc.title.translated | Rasterkraftmikroskop Studie der Mechanik von Influenza-Viren und Liposomen | de |
dc.contributor.referee | Janshoff, Andreas Prof. Dr. | de |
dc.date.examination | 2012-11-20 | de |
dc.subject.dnb | 570 Biowissenschaften | de |
dc.subject.dnb | Biologie | de |
dc.subject.gok | WCP 000 | de |
dc.description.abstracteng | Physics exists wherever there is matter:
measures such as energy, mass, temperature, speed, dimension and
stiffness are all examples of the physical properties. Such
quantities are important characterizations for biological
organisms: they are changing all the time during the life cycle.
For a bio-mechanist, stiffness is an important measure to
understand biological design. Because biological building blocks
can be as small as 1 nm (protein/DNA/lipid), special techniques are
required to study their stiffness. Both atomic force microscopy
(AFM) and optical tweezers can be used to actively deform the
objects at pN-nN forces and measure the deformation on nanometer
length scales. In this thesis AFM is applied to study the mechanics
of influenza viruses, liposomes and living cells. The genome of
viruses is packed by a protein shell and in some cases an
additional lipid envelope. This composite shell has conflicting
roles: it has to protect the viral genome, but it should also allow
unpacking during the viral infection to release the genome.
Influenza virus is the softest virus ever found, but at the same
time a very persistent virus causing yearly pandemics. A better
understanding of the mechanical properties of influenza virus may
help us to understand why this virus is so successful. The
mechanical properties of influenza viruses were measured by AFM and
compared with the liposomes made of the viral lipid. We have found
that, the influenza virus mechanics are dominated by its lipid
envelope (~70%). In chapter 2 we proved that instead of using a
rigid protein capsid, the lipid envelope is sufficient to protect
the influenza viral genome. In chapter 3, we further looked into
the function of the M1 protein shell during viral infection. An
intermediate unpacking step was discovered by measuring the
influenza viral stiffness at pH 7, 6, 5.5, and 5, conditions that
mimic the acidifying environments on the viral infection pathway.
The intermediate step was further proven to be essential for
successful infection. We propose that the influenza virus has
evolved to tightly synchronize the different steps of its unpacking
with pH changes in its biological environment while traveling
through the cell. By carrying out the aforementioned
investigations, I have increased our understanding of how the
influenza virus protects itself and how the virus structure
disassembles in multiple steps during infection. The methods
described in this thesis are innovative and will also be useful for
the mechanical characterization of other samples. The results are
also important from a virological point of view, since they
indicate that enveloped viruses taken up by endocytosis may have to
undergo a gradual acidification in order to reach
infectivity. | de |
dc.contributor.coReferee | Groot, Bert de Prof. Dr. | de |
dc.contributor.thirdReferee | Enderlein, Jörg Prof. Dr. | de |
dc.subject.topic | Physics | de |
dc.subject.ger | Influenza-Virus | de |
dc.subject.ger | Liposomen | de |
dc.subject.ger | Biomechanik | de |
dc.subject.ger | atomic force microscopy | de |
dc.subject.ger | Finite Elemente Methode | de |
dc.subject.ger | Endozytose | de |
dc.subject.ger | M1 Matrixprotein | de |
dc.subject.ger | umhüllte Virus | de |
dc.subject.eng | Influenza virus | de |
dc.subject.eng | liposome | de |
dc.subject.eng | biomechanics | de |
dc.subject.eng | atomic force microscopy | de |
dc.subject.eng | finite element method | de |
dc.subject.eng | endocytosis | de |
dc.subject.eng | M1 matrix protein | de |
dc.subject.eng | enveloped virus | de |
dc.subject.bk | 42 | de |
dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3816-2 | de |
dc.identifier.purl | webdoc-3816 | de |
dc.affiliation.institute | Fakultät für Physik | de |
dc.identifier.ppn | 737899158 | de |