@phdthesis{Wagner2015,
  author    = {Wagner, Julia},
  title     = {Untersuchung von Rezeptoren und G-Proteinen mittels Einzelmolek{\"u}lfluoreszenztechniken},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-118281},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {In dieser Arbeit wurden Einzelmolek{\"u}ltechniken zur Untersuchung von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR) und G-Proteinen in der Zellmembran lebender Zellen etabliert und angewendet. GPCR stellen die gr{\"o}ßte Familie membrangebundener Rezeptoren dar und leiten Signale {\"u}ber heterotrimere G-Proteine in das Zellinnere weiter. Auch wenn j{\"u}ngst sowohl inaktive, als auch aktive Konformationen von GPCR und G-Proteinen mittels R{\"o}ntgenstrukturanalyse aufgel{\"o}st werden konnten, sind die Dynamiken ihrer Aktivierung und Deaktivierung bisher nur bruchst{\"u}ckhaft bekannt. In der Vergangenheit wurden die Schritte der Signalkaskade, beginnend mit der Bindung des Rezeptorliganden bis hin zur Bildung von sekund{\"a}ren Botenstoffen, erfolgreich mit Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer-Techniken aufgekl{\"a}rt. Diesen experimentell bestimmten Aktivierungszeiten stehen Daten aus Modellierungsstudien gegen{\"u}ber, die sehr viel schnellere Konformations{\"a}nderungen vorhersagen, welche bereits in Studien mittels Kernspinresonanzspektroskopie nachgewiesen werden konnten. Folglich ist anzunehmen, dass die Zeitdom{\"a}ne, innerhalb der die Aktivierung der GPCR stattfindet, sehr breit gef{\"a}chert ist. Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war es, diese mehrere Gr{\"o}ßenordnungen umfassenden Zeitskalen der GPCR-Aktivierung, welche in der Literatur beschrieben werden, mittels bildgebender Einzelmolek{\"u}lverfolgung (SPT) und Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS) zu untersuchen. Beide Verfahren liefern durch Einzelmolek{\"u}lspuren oder Korrelationskurven eine Art Fingerabdruck des dynamischen Verhaltens des untersuchten Systems, was jeweils mit Vor- und Nachteilen verbunden ist. Die St{\"a}rke der Techniken zeigte sich bei dem vorliegenden Projekt vor allem in ihrer Kombination: Die klassische FCS bietet die M{\"o}glichkeit, Dynamiken {\"u}ber einen weiten Zeitraum von Mikrosekunden bis Sekunden auszuwerten, allerdings nur innerhalb eines kleinen, optisch definierten Detektionsvolumens. Die bildgebende Einzelmolek{\"u}lverfolgung liefert hingegen ein großes Sichtfeld und erm{\"o}glicht somit die parallele Analyse vieler Einzelmolek{\"u}lereignisse {\"u}ber die Zelle verteilt, jedoch auf Kosten der Zeitaufl{\"o}sung. Durch die Anwendung von SPT und FCS konnte in dieser Arbeit ein Zeitbereich der Rezeptor- (und G-Protein-) Dynamiken von Mikrosekunden bis Sekunden gefunden und diskutiert werden. Um die selektive Anregung der Plasmamembran zu gew{\"a}hrleisten, wurde die Interne Totalreflexionsfluoreszenzanregung verwendet. Diese eignet sich ideal als Grundlage f{\"u}r die sp{\"a}tere Analyse mittels SPT und FCS, welche komplement{\"a}r nutzbar sind und mit dem gleichen zellul{\"a}ren Assay und unter Verwendung der gleichen Fluoreszenzmarker betrieben werden k{\"o}nnen. Die Studie am Beispiel der α2A- und β2-adrenergen Rezeptoren sowie des Gαi1-Proteins demonstrierte das enorme Potential dieser Einzelmolek{\"u}ltechniken f{\"u}r die Untersuchung von GPCR und skizziert die Komplexit{\"a}t deren Dynamik, wie sie auch durch neueste Modellierungsstudien vorhergesagt wird.},
  subject      = {G-Protein-gekoppelte Rezeptoren},
  language  = {de}
}