Proteinaggregation und Phasenverhalten in elektrischen Feldern

Über

In den letzten 15 Jahren haben wir hauptsächlich die Dynamik und Selbstorganisation sowie feldinduzierte Instabilitäten von Suspensionen anisotroper Nanopartikel (insbesondere fd-Viruspartikel) unter Einwirkung externer Stimuli (Einschluss, elektrische Felder und Scherströmung) untersucht. 
Unser derzeitiges Interesse gilt der Wirkung elektrischer Felder auf die Aggregation und das Phasenverhalten von Proteinen, wofür die meisten vorhandenen Geräte verwendet werden können. 
Da Proteine in lebenden Systemen häufig elektrischen Feldern ausgesetzt sind, ist dies ein Forschungsgebiet von biologischem Interesse, das bisher noch nicht systematisch untersucht wurde. 
Die Wirkung eines elektrischen Feldes auf Protein-Protein-Wechselwirkungen, die das Aggregations- und Phasenverhalten bestimmen, hat mehrere Ursachen: interne elektrische Spannungen verändern die Struktur der Proteine, die elektrische Doppelschicht, die das Protein umgibt, wird verzerrt und induziert zusätzlich einen elektro-osmotischen Fluss, und elektrische Felder induzieren eine bevorzugte Ausrichtung während der Aggregation/Phasentrennung. 
Neben der Frequenz, der elektrischen Feldstärke und der Form des angewandten Feldes (z. B. sinusförmig, Pulse, ...) werden die Ionenstärke (mit verschiedenen Ionenarten), der pH-Wert und der Grad der Denaturierung (gesteuert durch Zugabe von Denaturierungsmitteln) systematisch variiert. 
Zu den untersuchten Proteinen und deren Mischungen gehören Lysozym, Rinderserumalbumin (die in großen Mengen verfügbar sind), Immunglobulin und Amylin.

Forschungsthemen

  • Die Wirkung von elektrischen Feldern, Scherströmung und Einschluss auf die Dynamik und Selbstorganisation sowie feldinduzierte Instabilitäten von Suspensionen anisotroper Nanopartikel.
  • Proteinaggregation und Phasenverhalten in elektrischen Feldern.

Kontakt

Dr. Kyongok Kang

IBI-4

Gebäude 04.6 / Raum 94b

+49 2461/61-6089

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Protein Aggregation and Phase Behaviour in Electric Fields
(A,B) Schematische Darstellung der durch ein elektrisches Feld hervorgerufenen Verformung der (Primär-)Struktur eines Proteins aufgrund der elektrischen Kräfte, die auf geladene Gruppen im Protein wirken. Bei "schlaffen" Proteinen wird die Sekundärstruktur am stärksten beeinträchtigt. (C) Ein vorläufiges Phasendiagramm von Lysozym in Abhängigkeit von der Frequenz des elektrischen Feldes (bei fester Feldstärke) und der zugesetzten Menge des Denaturierungsmittels NaSCN. Wird kein Salz zugegeben, bilden sich Proteintröpfchen (D). Bei Erhöhung der Frequenz wandeln sie sich in Fasern, Ringe und Röhren (T) um, die bei den höchsten Frequenzen dissoziieren. Wird Salz zugegeben, entstehen kristalline (C), phasengetrennte (L + L) und verdrillt nematische (TN) Zustände. Übersetzt mit www.DeepL.com/Translator (kostenlose Version)

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Projekte & Kooperationen

DFG Einzelantrag “Protein phase behaviour in electric fields“, with the HHU (Dr. Florian Platten).

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Letzte Änderung: 09.01.2023