Membranen sind extrem dünn – nur 4 bis 5 Nanometer dick und sie sind sehr dynamisch. Oft haben schon kleinste Veränderungen große Auswirkungen. Zum Beispiel kann eine kleine Veränderung in der chemischen Struktur oder ein Austausch von Salzen (Elektrolyten) die Eigenschaften der Membran stark beeinflussen.
Deshalb ist es wichtig, genau zu wissen, woraus eine Membran besteht, und Veränderungen darin messen zu können. Hier kommt die Nanoanalytik ins Spiel. Dafür muss man verschiedene Untersuchungsmethoden – wie zum Beispiel Dünnschichtchromatographie, Differentialkalorimetrie, oder Fluoreszenzspektroskopie - kombinieren. Unsere besondere Methode ist die Röntgen- und Neutronenkleinwinkelstreuung. Mit dieser Technik haben wir über die Jahre eigene Modelle entwickelt, um Membranen noch besser zu analysieren.
Genaure Einblicke durch Kombination von Röntgen- und Neutronenstreuung
Röntgen- und Neutronenkleinwinkelstreuexperimente (SAXS, SANS) können Strukturen im Größenbereich von etwa 1 bis 100 nm sichtbar zu machen – ideal für die Untersuchung von Membranen. Durch die Kombination beider Verfahren können wir Details wie die Schichtdicke oder den Platzbedarf eines Lipids in der inneren und äußeren Membranhälfte getrennt bestimmen. Das ist besonders bei asymmetrischen Membranen spannend. Außerdem lassen sich damit die molekulare Form von Lipiden erfassen und beobachten, wie sich membranaktive Peptide in die Membran einfügen.
Publikationen:
- Semeraro et al., in Methods in Enzymol, T. Baumgart, M. Deserno (edts), Academic Press, 700: 349 - 383 (2024) DOI: 10.1016/bs.mie.2024.02.017
- Semeraro et al., Soft Matter 17: 222 - 232 (2021) DOI: 10.1039/C9SM02352F
- Kaltenegger, et al., Biochim. Biophys. Acta 1863: 183709 (2021). DOI: 10.1016/j.bbamem.2021.183709
Design: G. Pabst
Beispiele
Design: G. Pabst, Daten aus Pachler et al., Biophys J (2019) , Lizenz: (CC-BY 4.0 DEED)
Aus: Frewein et al., J Membrane Biol (2022), Lizenz: (CC-BY 4.0 DEED).
Design: G. Pabst, M. Frewein