@phdthesis{Walter2018,
  author    = {Walter, Tim},
  title     = {Bioorthogonal funktionalisierte Sphingolipide zur Evaluierung von Lipiddynamiken \(in\) \(vivo\)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-168091},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {In der Kontrolle von viralen oder bakteriellen Infektionen spielen Sphingolipide eine essentielle Rolle[335-336], weshalb sich inzwischen die Forschung vermehrt an Sphingolipiden und -analoga als Wirkstoffen gegen die verschiedensten Erreger besch{\"a}ftigt.[9] Dabei finden in der Synthese und Identifikation potentieller Wirkstoffe auch clickchemiebasierte Ans{\"a}tze Anwendung.[224] Allerdings ist die Wirkweise von sphingolipidbasierten Pharmaka auch in viraler und mikrobieller Pathogenese bisher ungekl{\"a}rt. Mit der Entdeckung der CuAAC[112-113] sowie deren modernen Varianten und Alternativen, die gemeinsam unter dem Begriff Clickchemie zusammengefasst werden, ist es m{\"o}glich, die strukturellen {\"A}nderungen von Biomolek{\"u}len klein zu halten und durch sp{\"a}tere Konjugation mit Farbstoffen Fluoreszenspektroskopie zu erm{\"o}glichen.[339-340] W{\"a}hrend in den letzten Jahren die Clickchemie breite Anwendung zur Modifikation von Proteinen[130], Kohlenhydraten[341] und DNA[340] gefunden hat blieben Lipide lange unbeachtet[342], was vor allem auch f{\"u}r Sphingolipide gilt. In dieser Arbeit werden bioorthogonal funktionalisierte Sphingolipide und -analoga vorgestellt, um die Vielseitigkeit der Clickchemie auf das Feld der Sphingolipide zu {\"u}bertragen. Die clickf{\"a}higen Lipidanaloga erm{\"o}glichen detaillierte Einblicke in die dynamische Organisation von Sphingolipiden bei Infektionsprozessen und ihr Einsatz als therapeutische Wirkstoffe oder zur Generierung von antibakteriellen Oberfl{\"a}chenbeschichtungen wurden untersucht. Die dargestellten azidmodifizierten Sphingolipide und -analoga konnten in Zusammenarbeit mit Kooperationspartnern, bez{\"u}glich ihrer Verwendung in Visualisierungsexperimenten und antibakteriellen Eigenschaften untersucht werden. Die Ceramidderivate konnten genutzt werden, um den Einfluss von Kettenl{\"a}nge und Position des Azides der acylierten S{\"a}ure auf die in vivo-Konjugation mit dem Fluoreszenzfarbstoff DBCO-Sulfo-Cy5 in Jurkatzellen genauer zu untersuchen.[211] Auch konnten azidfunktionalisierte Ceramide auf ihre Eignung zur Visualisierung von Ceramiddynamiken w{\"a}hrend T-Stimulation untersucht werden.[205] In diesem Zusammenhang sind visualisierbare Ceramide von besonderer Bedeutung, da die T-Zellstimulation die ASM-Aktivierung zur Folge hat, die wiederum Ceramide freisetzt. Mit dem azidmodifizierten Phytosphingosinderivat gelang es erstmals ein azidmodifiziertes Sphingolipid nach Inkubation von Arabidopsis thaliana Setzlingen mittels CuAAC mit einem Fluoreszenzfarbstoff zu konjugieren.[258] Des Weiteren konnten die azidfunktionalisierten N-Oleoylserinole in verschiedenen Zelltypten erfolgreich eingebaut und selektiv mit Fluoreszenzfarbstoff visualisiert werden. Kof{\"a}rbungen mit GFP-PKCζ und Antik{\"o}rpermarkierungen von Ceramid sowie PKCζ zeigten, dass es sich bei den Enantiomeren um ceramidimitierende Lipidanaloga handelt. Somit eignen sich diese N-Oleoylserinolanaloga, um die Interaktion von Ceramiden mit der Proteinkinase Cζ zu untersuchen. Da viele nat{\"u}rliche Sphingolipide antibakterielle Eigenschaften aufweisen, konnte in Kooperation mit J{\´e}r{\^o}me Becam der Einsatz azidmodifizierter Ceramide als Wirkstoff gegen Neisseria meningitidis, Neisseria gonorrhoeae sowie Escherichia coli und Staphylococcus aureus untersucht werden. ωN3-C6-Cer zeigt gute bakterizide Eigenschaften gegen Neisseria meningitidis und Neisseria gonorrhoeae, ohne dabei toxisch gegen{\"u}ber den Wirtszellen zu sein. Die Ceramidanaloga αN3-C6-Cer, αN3-C16-Cer und ωN3-C16-Cer weisen keine antibakteriellen Eigenschaften auf, aber sie wurden effizient in die Membran der Neisseriae eingebaut und konnten ebenfalls erfolgreich bioorthogonal markiert werden. Des Weiteren zeigten hochaufl{\"o}sende dSTORM-Aufnahmen der Bakterien, im Gegensatz zu Humanzellen, eine homologe Verteilung der konjugierten Ceramide. Da Ceramide eine wichtige Rolle in der Infektionsbek{\"a}mpfung spielen, sind die in dieser Arbeit synthetisierten azidmodifizierten Ceramide wertvolle Werkzeuge, um die Interaktion von Bakterien mit Humanzellen zu untersuchen. Außerdem konnte im Rahmen dieser Arbeit erfolgreich eine innovative Methode entwickelt werden, um alkinpr{\"a}sentierende Linker auf die Oberfl{\"a}che von Nunc Covalink 96 Microtiterplatten kovalent zu binden und die Alkine konnten anschließend mittels CuAAC mit den in dieser Arbeit synthetisierten azidfunktionalisierten Lipiden zu konjugiert werden. Ziel der Methode war es potentielle Molek{\"u}le f{\"u}r bakterizide Oberfl{\"a}chenmodifikationen zu identifizieren. Mittels solcher Oberfl{\"a}chenmodifikationen soll die Biofilmbildung in Endotrachealtuben verhindert, und damit die Entstehung von beatmungsassozierten Pneumonien unterbunden werden. Die lipidmodifizierten Microtiterplatten sollen zuk{\"u}nftig auch genutzt werden, um sphingolpidaffine Proteine aus Zelllysaten zu identifizieren.},
  subject      = {Click-Chemie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Junglas2004,
  author    = {Junglas, Michael},
  title     = {Dynamische Wechselwirkungen zwischen festk{\"o}rperunterst{\"u}tzten kationischen Lipidbilayern und oligo-DNA},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-16053},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Das Aufbringen eines Lipidbilayers, den man als artifizielle Zellmembran ansehen kann, auf eine Festk{\"o}rperoberfl{\"a}che ist eine h{\"a}ufig genutzte Methode, um ihn mit physikalischen Messmethoden, wie zum Beispiel ATR-FTIR, FRAP, Neutronenstreuung oder wie in der vorliegenden Arbeit NMR, einfacher untersuchen zu k{\"o}nnen. Dar{\"u}ber hinaus ist die so pr{\"a}parierte Oberfl{\"a}che, in Kombination mit vorhandener Halbleitertechnik, ein idealer Sensor, um das Verhalten von Biomolek{\"u}len in Wechselwirkung mit dem Lipidbilayer zu untersuchen. Das Fernziel dieser Entwicklung ist die Herstellung eines biokompatiblen Chips mit dem sich bisher sehr aufwendige Messungen stark vereinfachen und schneller durchf{\"u}hren lassen (Stichwort: lab on a chip). F{\"u}r die zuverl{\"a}ssige Interpretation der durch einen solchen Sensor gewonnenen Informationen ist es allerdings unerl{\"a}sslich vorher zum einen die Wechselwirkungen zwischen der Festk{\"o}rperoberfl{\"a}che und dem ihn bedeckenden Lipidbilayer und zum anderen die Wechselwirkung zwischen Biomolek{\"u}len und dem Lipidbilayer genauer zu untersuchen. Dazu wurden in der vorliegenden Arbeit Silicakugeln (Durchmesser im Submikrometerbereich) als Festk{\"o}rpersubstrat verwendet und mit verschiedenen Lipidbilayern beschichtet. Um die Wechselwirkung dieses Systems mit Biomolek{\"u}len zu erforschen wurden DNA-Molek{\"u}le eingesetzt. Als Messmethode kam Festk{\"o}rper-Deuterium-NMR zum Einsatz. Zun{\"a}chst wurde der Einfluss der Festk{\"o}rperoberfl{\"a}che auf die Verteilung geladener Lipide in den beiden H{\"a}lften eines Bilayers, der aus geladenen und ungeladenen Lipiden zusammengesetzt war, ermittelt. Es zeigte sich, dass das negativ geladene Silica-Substrat eine Anreicherung der positiv geladenen Lipide in der dem Substrat zugewandten Seite des Bilayers bewirkte. Dar{\"u}ber hinaus reichert sich w{\"a}hrend des Aufbringes des Bilayers der Anteil der positiv geladenen Lipide in Abh{\"a}ngigkeit von der Inkubationszeit zu einer h{\"o}heren Gesamtkonzentration als der Ausgangskonzentration an. Ein vor der Pr{\"a}paration eingestelltes Konzentrationsverh{\"a}ltnis aus verschiedenen Lipiden muss also nicht im festk{\"o}rperunterst{\"u}tzten Bilayer vorliegen und die jeweiligen Lipidarten m{\"u}ssen nicht zwischen beiden Monolayern gleich verteilt sein. In weiteren Messungen wurden die Auswirkungen auf einen festk{\"o}rperunterst{\"u}tzten Bilayer aus positiv geladenen Lipiden beim Ankoppeln von kurzen DNA-Str{\"a}ngen untersucht. Die DNA ist im Gegensatz zu den kationischen Lipiden unter Standardbedingungen negativ geladen. Es wurde nicht nur das Ankoppelverhalten einer DNA-Doppelhelix sondern auch das von einzelstr{\"a}ngig vorliegender DNA untersucht. W{\"a}hrend die als Einzelstrang vorliegende DNA den molekularen Ordnungsparameter der Lipidfetts{\"a}ureketten deutlich erh{\"o}hte, war die Erh{\"o}hung f{\"u}r die DNA-Doppelhelix geringer. Ein Vergleich der Eigendiffusionskoeffizienten der kationischen Lipide in Wechselwirkung mit den beiden DNA-Formen ergab keinen {\"A}nderung der Diffusion, wenn die DNA-Doppelhelix an den Bilayer koppelte. Die als Einzelstrang vorliegende DNA erniedrigt dagegen die Diffusion der Lipide. Die gemessenen Unterschiede der beiden DNA-Formen, sowohl bez{\"u}glich ihrer Auswirkung auf die molekulare Ordnung der Lipidketten, als auch auf die Eigendiffusion der Lipidmolek{\"u}le legen ein unterschiedliches Ankopplungsverhalten der beiden Formen nahe. Bei Experimenten, die versuchten das Ankoppeln der DNA f{\"u}r ein System aus zwei Lipidkomponenten genauer zu anaylsieren, zeigte sich der starke Einfluss des Substrats, der es unm{\"o}glich machte die Ergebnisse mit einem rein kationischen Lipidbilayer zu vergleichen. Die Ergebnisse der Messungen tragen zum besseren Verst{\"a}ndnis der Wechselwirkungen zwischen Lipidbilayer und Festk{\"o}rpersubstrat und zwischen Lipidbilayer und ankoppelnden Biomolek{\"u}len bei.},
  subject      = {Lipidmembran},
  language  = {de}
}