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Titelaufnahme

Titel
Co-translational integration of the light harvesting complex II and its associated pigments into polymeric membranes / by Zapf Thomas
VerfasserZapf, Thomas
Begutachter / BegutachterinSinner, Eva Kathrin
Betreuer / BetreuerinSinner, Eva Kathrin ; Geifman Shochat, Susana
ErschienenVienna, October 2015
Umfang67 Blätter : Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Dissertation, 2015
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Lichtsammelkomplex / Synthetische Polymermembranen / Membranproteinexpression
Schlagwörter (EN)Light Harvesting Complex / Synthetic polymer membranes / Membrane protein expression
Schlagwörter (GND)Licht-Sammel-Komplex / Membranproteine / Technische Membran / Biopolymere
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-19961 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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Co-translational integration of the light harvesting complex II and its associated pigments into polymeric membranes [1.24 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Eines der wirkungsvollsten Konzepte der Natur ist die Aufnahme und Verwertung von Sonnenenergie durch den Lichtsammelkomplex II (LHCII), mitsamt den damit verbundenen Pigmenten. Unser Ziel ist es, LHCII-Pigment-Komplexe mit stabilen und modifizierbaren Polymermembranen für zukünftige technologische Anwendungen zu kombinieren. Wir produzierten LHCII mit Hilfe eines Weizenkeimextrakt -basierten zellfreien Proteinsynthesesystems und konnten die erfolgreiche und gerichtete Integration von LHCII in Polymersomen nachweisen. Zur erfolgreichen Polymersomenaufreinigung wurde sowohl eine bereits etablierte Zentrifugations-Mikrofiltrationsmethode verwendet, als auch ein weiteres, alternatives Reinigungsverfahren, basierend auf Antikörper - funktionalisierten Silikat Nanopartikeln(SiNP). Die SiNP Methode wurde entwickelt, um den geforderten, hohen Ansprüchen, an Reinheit und Ausbeute, zu entsprechen, welche essentiell für nachfolgende Charakterisierungen und Analysen waren. Diese SiNP sind in der Lage, an den hydrophilen Teil des verwendeten Polymers zu binden und ermöglichen somit eine auf Zentrifugation basierende Immunpräzipitation der Polymersomen. Untersuchungen zeigten, dass die beiden Reinigungsverfahren weder die Polymersomstruktur, noch ihre Fähigkeit integriertes Membranprotein zu behalten, gefährden. Vergleichsanalysen ergaben, dass die Immunpräzipitation in einer größeren Reinheit und Ausbeute resultiert als bei konservativen Verfahren. Fluoreszenzmessungen von gereinigten Proteopolymersomen zeigten erfolgreiche Bindung der Pigmente an die Proteine in diesem biomimetischen Umfeld. Die Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie zeigte, dass LHCII in der Lage ist, funktionell in oberflächengebundene Polymer Doppelschichten zu integrieren und zwar mit einem messbaren Energietransfer von Chl b zu Chl a, was auf eine native Faltung LHCII Komplexes hindeutet. Regenerationsexperimente demonstrierten, dass Pigmente, die durch das Licht gebleicht wurden, durch Inkubation mit einer frischen Pigmentlösung austauschbar sind und damit unser System regenerierbar ist.

Zusammenfassung (Englisch)

One of natures most effective evolutionary concepts is to harvest and dissipate solar energy through the major light harvesting complex II (LHCII) and its associated pigments. Our aim is to combine LHCII-pigment complexes with stable and highly controllable polymer-based membrane systems for future technological applications. We generated LHCII via wheat germ extract-based cell-free protein synthesis in presence of polymeric membranes, so called polymersomes. Furthermore, we characterized the successful integration and unidirectionality of LHCII insertion into the respective polymersomes. We applied Centrifugal microfiltration on polymersomes for purification from the crude cell lysate. However, We developed a novel silica nanoparticles based purification method, which is also presented in this thesis. The strategy of this method in a nutshell: Surface-modified silica nanoparticles with an antibody targeting the proteopolymersomes were employed. We could demonstrate harvesting of proteopolymersomes of sufficient purity and yield in order to perform standard biochemical characterization methods. As a proof of function of the synthesized LHC proteins, we established a fluorescence- based approach investigating the binding of pigments to the light harvesting proteins. Surface Plasmon Resonance on planar tethered polymeric membranes indicates that LHCII is able to integrate functionally also into planar bilayers. Measurements show successful energy transfer from Chl b to Chl a , which strongly suggests native folding of the protein. Regeneration experiments showed that pigments can be exchanged upon bleaching by simple addition of pigment solution.