Die Physik der nicht-spezifischen Wechselwirkungen zwischen Biomembranen

• Antragsteller: Professor Dr. Emanuel Schneck
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 256222543

Biomembranen sind lebenswichtige Bausteine aller Organismen. Sie grenzen die verschiedenen Bereiche der Zellen voneinander ab und bilden den Rahmen für wesentliche biochemische Prozesse. Die Funktionen von Membranen, sowie deren Wechselwirkungen mit anderen Membranen in ihrer dicht-gedrängten Umgebung, hängen von der Beschaffenheit der Membranoberflächen ab, welche sich aus den Kopfgruppen von Lipiden und von membran-gebundenen Sacchariden, Polypeptiden und Polymeren zusammensetzen.Während der ersten vier Jahre des Emmy-Noether-Projekts haben wir Methoden zur Charakterisierung wechselwirkender Membranoberflächen entwickelt und umfassend den Einfluss von membran-gebundenen Polymeren, Sacchariden und anderer Motive auf Membranwechselwirkungen untersucht. Unsere jüngeren Forschungsergebnisse haben jedoch weitere wichtige Fragen aufgeworfen, und zwar im Hinblick auf die Rolle von hochgeordneten Membran-Domänen aus Glykolipiden. Die Ergebnisse deuten nämlich darauf hin, dass sich Glykolipide in Membranen auf vielfältige Weise lateral organisieren können, was auch von großer biologischer Bedeutung sein könnte, zum Beispiel beim Transport von Molekülen und bei der Regulierung der elektrischen Membranladung. Während der weiteren 12 Fördermonate sollen geordnete Glykolipid-Domänen in Membranen aus binären und ternären Lipidmischungen untersucht werden. Die Bildung solcher Domänen ist insbesondere im Hinblick auf deren innere Struktur auf molekularen Längenskalen weitgehend unerforscht. Um Domänenbildung zu identifizieren und strukturell zu charakterisieren, soll die molekülspezifische Signatur der Anordnung der Zuckerkopfgruppen genutzt werden, welche (wie bereits gezeigt) mithilfe oberflächensensitiver Röntgenstreuung bestimmt werden kann. Diese Methodik wurde erst vor kurzem etabliert, sodass nun zügig mit dem Forschungsprojekt begonnen werden sollte.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen