Der Regenmantel der Natur: Enträtselung der außergewöhnlichen Eigenschaften von Hydrophobinfilmen
Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Forschungsprojekt konzentrierte sich auf die Untersuchung von Hydrophobinen, niedermolekularen Proteinen, die von filamentösen Pilzen produziert werden, und ihr Verhalten an hydrophoben:hydrophilen Grenzflächen. Die Hauptziele waren, mechanistische Einblicke in die Organisation von Hydrophobinen auf molekularer Ebene zu gewinnen, fortschrittliche Spektroskopietechniken zur Untersuchung von Hydrophobin-Struktur und - Interaktionen zu nutzen, Hydrophobin-Filmeigenschaften unter verschiedenen Bedingungen zu erkunden und sie mit Schaumstabilitäten zu korrelieren. Fortschrittliche Spektroskopietechniken, insbesondere die Summenfrequenzspektroskopie (SFG), lieferten neue Erkenntnisse über die Hydrophobin-Struktur an Grenzflächen. Der Kollaps der Hydrophobinfilme offenbarte Mehrschichtstrukturen und verbesserte unser Verständnis des Verhaltens von den Grenzflächenproteinen. Das Verständnis des wahren Ursprungs von Amid-I-Signalen in Proteinspektren mit SFG-Spektroskopie unterstrich die Bedeutung nicht-resonanter Beiträge bei der Interpretation von komplexer Hydrophobin- und Protein-Daten. Darüber hinaus lieferten Studien zur Schaumstabilität und den Struktur-Funktionsbeziehungen von Hydrophobin- und Bovin Serum Albumin (BSA)-Schaumstoffen Einblicke in Proteischaumstabilität, insbesondere am isoelektrischen Punkt. Eine neu entwickelte automatisierte Methode zur Schaumcharakterisierung mittels Bildanalyse ermöglicht nun eine quantitative Analyse von Schaumeigenschaften. Interessanterweise wurde auch eine potentielle Rolle von Hydrophobinen in funktionale Aggregaten von pilzlichen Eiskernkeimen gefunden, was Licht auf biologische Eisbildungsmechanismen wirft. Insgesamt hat das Projekt das Verständnis des Verhaltens von Hydrophobinen, der Schaumstabilität und der biologischen Eiskernbildungsmechanismen wesentlich vorangetrieben, mit Implikationen für verschiedene Fachbereiche.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Functional aggregation of cell-free proteins enables fungal ice nucleation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(46).
Schwidetzky, Ralph; de Almeida, Ribeiro Ingrid; Bothen, Nadine; Backes, Anna T.; DeVries, Arthur L.; Bonn, Mischa; Fröhlich-Nowoisky, Janine; Molinero, Valeria & Meister, Konrad
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True Origin of Amide I Shifts Observed in Protein Spectra Obtained with Sum Frequency Generation Spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry Letters, 14(21), 4949-4954.
Chiang, Kuo-Yang; Matsumura, Fumiki; Yu, Chun-Chieh; Qi, Daizong; Nagata, Yuki; Bonn, Mischa & Meister, Konrad
