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Einfluss reaktiver Spezies auf Membranbestandteile und auf den Photozyklus von Bacteriorhodopsin

Wydra, Volker :
Einfluss reaktiver Spezies auf Membranbestandteile und auf den Photozyklus von Bacteriorhodopsin.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2002)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Einfluss reaktiver Spezies auf Membranbestandteile und auf den Photozyklus von Bacteriorhodopsin
Language: German
Abstract:

Thema der Doktorarbeit war der Einfluss reaktiver Moleküle auf Biomoleküle. Die Bildung reaktiver Moleküle, wie z.B. von Radikalen, in Organismen wird mit einer Vielzahl von Krankheiten und dem Alternsprozess in Verbindung gebracht. Der Großteil der Experimente der Arbeit wurde mit Peroxynitrit (PN) als reaktiver Spezies durchgeführt. Als Biomoleküle wurden Rinderserumalbumin (BSA), ein wasserlösliches Protein, und Bacteriorhodopsin (BR) eingesetzt. BR ist ein integrales Membranprotein und wurde sowohl in Form der Purpurmembran (PM) als auch in Liposomen rekonstituiert den Versuchen zugefügt. Die Liposomen konstituierten sich sowohl aus gesättigten als auch ungesättigten Lipiden, wobei letztere leicht autoxidativen Prozessen (Lipidperoxidation) unterliegen. Die Versuche zeigten, dass BR in der PM vgl. mit BSA nur geringfügig durch PN modifiziert wird, wie die Untersuchung der Proteinaktivität (durch Blitzlicht-Absorptionsspektroskopie) und der Bildung von 3-Nitrotyrosin (NT) ergab. Durch Zugabe variierender Kohlendioxid-Konzentrationen in den Versuchsansätzen ließen sich Hinweise auf einen selektiven Charakter der Nitrierung von Tyrosin zu NT durch PN ableiten. Das Aufheben der Protein-Protein-Kontakte innerhalb der PM durch Rekonstitution von BR in Liposomen resultierte in einem weiterhin geringen Einfluss von PN auf die Proteinaktivität. Es kam nun aber zur Reaktion von PN mit dem Chromophor Retinal, der in der PM noch gut geschützt vorlag. Der geringe Einfluss von PN auf BR in der PM liegt somit nicht an der mangelnden Reaktivität von PN in der Lipidphase sondern an der dichtgepackten Anordnung der BR-Proteine in der PM. Bei Verwendung ungesättigter Lipide kommt es infolge der Lipidperoxidation, die von PN initiiert werden kann, sogar zum vollständigen Verlust der Proteinstruktur. Da Biomembranen meist zu einem großen Anteil aus ungesättigten Lipiden bestehen, sind Membranproteine besonders gefährdet, durch reaktive Spezies modifiziert zu werden.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Subject of the thesis was the influence of reactive molecules on biomolecules. The generation of reactive molecules, like radicals, is hold responsible for many diseases and the process of ageing. In most of the experiments peroxynitrite (pn) was utilized as reactive species. Bovine serum albumine (bsa),a water soluble protein, and bacteriorhodopsin (br) were the biomolecules investigated in the study . Br is an integral membrane protein and was applied to the experiments as purple membrane (pm) and reconstituted in liposomes as proteoliposomes. The liposomes consisted of both saturated lipids and also of unsaturated lipids. Unsaturated lipids can be destroyed very easily by autoxidative processes called lipid peroxidation. The experiments demonstrated that br in pm is (compared with bsa) only slightly modified by pn. This assessment resulted from investigation of the protein activity (measured by flash-light-absorption-spectroscopy) and measurement of the generated 3-nitro-tyrosine. As can be assumed from experiments with varying amounts of carbon dioxide in the reaction vessels the nitration of tyrosine by pn is a selective process. The removal of the protein-protein-contacts in the pm by reconstitution of br in liposomes did not result in a more distinct effect on the protein activity of br by pn. While the chromophor retinal is well protected in pm, the reaction of pn with retinal could be observed at this conditions. Thus the slight influence of pn on br is not consequence of a poor reactivitiy of pn in the lipid phase, but results from the tightly-packed order of br in pm. Due to lipid peroxidation, which can be initiated by pn, the utlization of unsaturated lipids ended up in the complete loss of the structure of the protein. Since lipids of biomembranes are unsaturated in most of the cases membrane proteins are particulary endangered to become modified by reactive species.English
Uncontrolled Keywords: nitrotyrosine, peroxynitrite
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
nitrotyrosine, peroxynitriteEnglish
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: Fachbereich Chemie
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 07 Dec 2012 11:48
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000230
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-2303
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Friedl, Prof.Dr. Peter
Advisors: Dencher, Prof.Dr. Norbert A.
Refereed: 29 October 2001
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/230
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