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Projekt
Volumenprofil biochemisch steuerbarer Grenzflächen
Antragsteller
Professor Dr. Claus Czeslik
Fachliche Zuordnung
Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
Förderung
Förderung von 2013 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 227612752
Es gibt Proteine, die bei Bindung biochemischer Liganden eine große Konformationsänderung durchlaufen, wie beispielsweise Calmodulin. Im beantragten Projekt soll diese Funktionalität auf Grenzflächenstrukturen übertragen werden. Wässrig-feste Grenzflächen werden modifiziert, indem Calmodulin in eine Polyelektrolytschicht (Bürste oder Multischicht) eingebettet oder kovalent mit der festen Phase verknüpft wird. Hierdurch entstehen neuartige biochemisch steuerbare Grenzflächenstrukturen, im Gegensatz zu bekannten pH- und temperaturabhängigen Grenz-flächenmodifizierungen. Solche Grenzflächen sind für viele Anwendungen relevant, in denen z. B. die Immobilisierung von Enzymen, das Zellwachstum oder die Wirkstofffreisetzung gesteuert werden soll. Hauptziele des Projekts sind der kontrollierte Aufbau der Schichten und die Charakterisierung der Funktionalität von Calmodulin in diesen Schichten. Druck dient als Variable in diesen Experimenten, um Volumenänderungen beim Aufbau der Schichten, bei der Proteinadsorption und bei der Ligandenbindung an Calmodulin zu ermitteln. Ferner soll die Funktionalität der biochemisch steuerbaren Grenzflächenstrukturen druckabhängig untersucht werden, da Druck zwischenmolekulare Wechselwirkungen zwischen Protein und Polyelektrolyt beeinflusst und die Packungsdichte in den Grenzschichten verändert. Auf die Ergebnisse und Arbeitstechniken der ersten Förderperiode, in der Enzymreaktionen unter Druck in analogen Systemen untersucht wurden, kann im Rahmen des neuen Projekts aufgebaut werden. So sollen grenzflächensensitive Experimente unter Hochdruck durchgeführt und ähnliche Grenzflächen-beschichtungen präpariert werden, die diesmal um kovalente Verknüpfungen von Calmodulin-Mutanten erweitert werden. Zudem konnten in der ersten Förderperiode bereits Grenzflächen-beschichtungen identifiziert werden, die für Enzymreaktionen biokompatibel sind. Die Ergebnisse des neuen Projekts werden den Aufbau, die thermodynamischen und dynamischen Eigenschaften sowie die biochemische Funktionalität von Calmodulin-modifizierten Grenzflächen detailliert beschreiben, was für ein Verständnis der Systeme und für biotechnologische und biomedizinische Anwendungen wichtig ist.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
