In vitro studies of protein interactions on substrate supported artificial membranes

Abstract

Da eine Vielzahl von Proteininteraktionen innerhalb zellulärer Organismen an der Grenzfläche zu Membranen stattfindet, ist die Untersuchung dieser Prozesse von gro-ßem wissenschaftlichem Interesse. Ziel dieser Arbeit war es Modellsysteme basierend auf artifiziellen Membranen zu entwickeln, mit deren Hilfe die Untersuchung ausge-wählter Proteininteraktionen ermöglicht werden konnte. Im ersten Abschnitt dieser Arbeit (Kapitel 4-6) wurde ein Biosensorassay basierend auf festköperunterstützten Membranen entwickelt, der die Quantifizierung der Interaktion von C-Polycystin-2 (cPC2) mit seinen Interaktionspartnern C-Polycystin-1 (cPC1) und PIGEA14 mittels der Quarzmikrowaagetechnik ermöglichte. Aufgrund der Tatsache, dass die Affinität von cPC2 zu cPC1 in Anwesenheit von Ca2+ dreifach höher war, wurde eine Ca2+ abhängige Trimerisierung von cPC2 postuliert. Die Unterschiede der ermittelten kinetischen Koeffizienten führten zur Entwicklung eines Bindunsgmodells, welches die dreistufige Adsorption von cPC2 an cPC1 in Abwesenheit bzw. einstufige Adsorption in Anwesenheit von Ca2+ implizierte. Im Falle der Interaktion von cPC2 mit PIGEA14 wurde die Abhänigkeit der cPC2 Bindung von der Pseudophosphorylie-rung des Proteins an Ser812 untersucht. Es wurde festgestellt, dass die Affinität der pseudophosphorylierten Mutante cPC2S812D zu PIGEA14 zweifach niedriger war, als die von cPC2wt. Im zweiten Abschnitt der Arbeit (Kapitel 7 und 8) wurde die spezifische Wechselwir-kung von filamentösem Aktin (F-Aktin) mit festkörperunterstützten und porenüber-spannenden Membranen untersucht. Die kontrollierte Anbindung von F-Aktin in und auf porösen Aluminiumoxidfilmen konnte mit Hilfe verschiedener Funktionalisie-rungsstrategien erzielt werden. Der Einfluss eines F-Aktin Netzwerks auf die Span-nung und viskoelastischen Eigenschaften porenüberspannender Membranen wurde mittels kraftmikroskopischer Studien untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass der Einfluss von gebundenem F-Aktin auf die Membranspannung gering war, aber erst durch die F-Aktin Adhäsion viskoelastische Membraneigenschaften induziert wurden.