Charakterisierung und Kontrolle selbstorganisierter Peptidhelixbündel in Phospholipidmembranen

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Wechselwirkungen der Peptide TMH-1 und TMH-2 und deren fluorinierter Analoga TMF-1 und TMF-2 mit Lipiddoppel-schichten untersucht. Die Peptide sind abgeleitet von der Aminosäuresequenz des GCN4-Zippers, von dem bekannt ist, dass er coiled coil-Strukturen ausbildet, wobei die hydrophoben durch hydrophile Reste ersetzt wurden, um die Lipidlöslichkeit zu gewährleisten. Die Charakterisierung der Lipid-Peptid-Wechselwirkungen erfolgte in Phospholipidvesikeln bestehend aus 1-Palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phospho-cholin. Es konnte mit Hilfe des an Position vier befindlichen Tryptophan in der Sequenz aller Peptide über die Tryptophan-Fluoreszenz eine reversible Insertion der Moleküle in POPC-Doppelschichten nachgewiesen werden. Quenchingexperimente konnten im Falle der Peptide TMH-1 und TMH-2 eine Lokalisierung des Tryptophan-Rests in der Membran belegen. Dabei ergab sich der Abstand zwischen dem Tryptophan-Rest und dem Zentrum der Lipiddoppelschicht mit 1.5 nm für TMH-1 bzw. 1.9 nm für TMH-2. Mittels der Circulardichroismus-Spektroskopie wurde der -helikale Gehalt der Peptide in unterschiedlichen Medien bestimmt, der belegte, dass ein Helixanteil von 67 % im Falle des TMH-1 bzw. 42 % im Falle des TMH-2 insertiert in POPC-Vesikel erreicht wurde. Attenuated Total Reflection � Fourier Transformed Infrared � Experimente zeigten, dass die nicht fluorinierten Peptide in der Membran alle möglichen Orientierungen einnehmen. Erstmals in Lipidvesikeln konnte die Ausbildung und die Stabilität von Peptidoligomeren der Peptide TMH-1 und TMH-2 gezeigt werden. Durch die Einführung fluorinierter Seitenketten in den Peptiden TMF-1 und TMF-2 konnte die Tendenz zur Aggregation erhöht werden. Dies wurde durch die ermittelten Dissoziationskonstanten von für TMH-1 und für TMF-1 belegt, die mittels Fluoreszenz Resonanz Energie Transfer bestimmt wurden. Zudem konnten für alle vier Peptide über FRET-Messungen die Zahl der Peptide in einem Oligomer in Lipidmembranen bestimmt werden. Es konnte eine Methode basierend auf FRET entwickelt werden, um das Aggregationsverhalten der Peptide in Lipiddoppelschichten temperaturabhängig zu kontrollieren. Mit Hilfe von FRET-Experimenten an fluoreszenzgelabelten Lipiden wurde zunächst die Ausbildung von DPPC-haltigen Domänen in DPPC/POPC-Mischungen (6:4) unterhalb der Phasenumwandlungstemperatur bestätigt. Anschließend wurde das Peptid TMH-1 in die Lipiddoppelschicht insertiert und es konnte eindeutig belegt werden, dass durch Variation der Temperatur das Monomer-Trimer-Gleichgewicht der Peptidoligomerisierung in der Membran gesteuert werden konnte