Solid Supported Model Membranes Containing Plant Glycolipids: A Tool to Study Interactions between Diatom Biomolecules and the Silicalemma in vitro

Die Silika-Biomineralisation in Kieselalgen wird vermutlich durch aggregierte Biomolekule innerhalb der Silika-Ablagerungsvesikel kontrolliert. Die Struktur der gebildeten Zellwand wird dabei durch die Morphologie der organischen Vorlage definiert. Mehrere Studien haben sich bereits mit der Selbst- und Co-Aggregation verschiedener Biomolekule in Losung beschaftigt, aber es wurden bisher noch keine Forschungen zum Einfluss der Organell-umschliesenden Lipiddoppelschicht durchgefuhrt. Diese Studie zielte auf die Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen beispielhaften Kieselalgenbiomolekulen und Lipidmembranen in vitro ab. Als Grundlage fur alle Experimente wurden Protokolle fur die Praparation festkorperunterstutzter Modellmembranen entwickelt, die die Gesamtlipidzusammen-setzung von Kieselalgen widerspiegeln und die drei Glycolipide, Monogalactosyl-diacylglycerol, Digalactosyldiacylglycerol und Sulfoquinovosyldiacylglycerol, enthalten. Kunstliche Modellmembranen konnten sowohl auf hydrophob funktionalisiertem Gold und Glas als auch auf hydrophilen Siliziumdioxid- und Glimmeroberflachen erzeugt und charakterisiert werden. Diese Modellsysteme wurden zuerst fur die Untersuchung der Wechselwirkung zweier exemplarischer, rekombinanter Cinguline mit Lipidmembranen angewandt. Cinguline zeigen strukturelle Ahnlichkeiten zu Silaffinen und wurden kurzlich als Teil der organischen Matrix innerhalb des Kieselalgenbiosilikas identifiziert. Adsorptionsmessungen zeigten keine signifikanten Wechselwirkungen dieser Proteine mit Lipidmembranen. Zusatzlich wurde mit langkettigen Polyaminen (englisch long-chain polyamines, LCPA) eine zweite Klasse von Biomolekulen untersucht, die ebenfalls im Kieselalgenbiosilika lokalisiert wurden. Es ist bekannt, dass LCPA in Losung aggregieren und die Silikafallung katalysieren. In dieser Arbeit wurden zum ersten Mal LCPA, deren molekulare Massen denen aus Kieselalgen isolierten Molekulen entsprachen, im Hinblick auf ihre Wechselwirkung mit Lipidmembranen untersucht. Nach Adsorption der LCPA wurde die Bildung von Membranmultischichten beobachtet und charakterisiert. Diese Multischichten wurden aus Vesikeln aus der Losung gebildet und es konnte eine Verbindung zur unterliegenden Membran nachgewiesen werden. Wahrend die Multischichtbildung von der Membran-zusammensetzung unabhangig war, zeigte sich eine klare Abhangigkeit von der Kettenlange der LCPA. Mehr als funf Aminogruppen waren fur die Multischichtbildung notig.