Der Beitrag von nicht-kovalenten Wechselwirkungen an der Inkorporation, Organisation und Dynamik von Peptidhelices in Lipidmembranen (SFB 803 - A01)

Für biologische Funktionen wie Transportprozesse, Signaltransduktion oder Membranfusion spielen Transmembranproteine eine große Rolle. Die Aggregation von Proteinen durch intermolekulare Wechselwirkungen garantiert dabei eine hohe Stabilität der Proteinkomplexe bei noch immer beständiger Flexibilität. Unser Schwerpunkt liegt dabei auf helicalen Strukturen, die häufig als Kanalproteine agieren können, wie zum Beispiel Bacteriorhodopsin in dessen Funktion als Protonenpumpe. Die Arbeitsgruppe Diederichsen beschäftigt sich mit der Inkorporation von synthetischen Peptiden in künstliche Membransysteme. Dabei stehen Erkenntnisse über die sich ausbildende Sekundärstrukturen sowie Aggregation und Anordnung der Peptide innerhalb der Membranumgebung im Vordergrund.^[1] Als Transmembranmodel werden dabei ß-Peptide verwendet, deren Sekundärstrukturen gut verstanden sind. ß-Peptide zeigen stabile Strukturen wie 12- und 14-Helices und sind im Vergleich zu a-Helices rigider. Dadurch eignen sie sich besser Modellsysteme.

Abb. 1: Fluorophor-markierte 14-Helices mit Erkennungseinheiten.^[2]

Einzelne Aminosäuren dieser Helices können vor oder nach der Peptidsynthese selektiv funktionalisiert werden. Dabei werden Erkennungseinheiten wie beispielsweise Glutamin verwendet, die miteinander aggregieren können. So kann die Organisation von entstehenden Helixbündeln analysiert werden.^[2,3] Das Projekt wird dabei in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Claudia Steinem bearbeitet.

[1] D. M. Pahlke, U. Diederichsen, J. Pept. Sci. 2016, 22 (10), 636-641.
[2] U. Rost, C. Steinem, U. Diederichsen, Chem. Sci. 2016, 7 (9), 5900-5907.
[3] U. Rost, Y. Xu, T. Salditt, U. Diederichsen, Chem. Phys. Chem. 2016, 17 (16), 2525-2534.