@phdthesis{Gromelski2006,
  author    = {Gromelski, Sandra},
  title     = {Wechselwirkung zwischen Lipiden und DNA : auf dem Weg zum k{\"u}nstlichen Virus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-7629},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2006},
  abstract  = {Weltweit versuchen Wissenschaftler, k{\"u}nstliche Viren f{\"u}r den Gentransfer zu konstruieren, die nicht reproduktionsf{\"a}hig sind. Diese sollen die Vorteile der nat{\"u}rlichen Viren besitzen (effizienter Transport von genetischem Material), jedoch keine Antigene auf ihrer Oberfl{\"a}che tragen, die Immunreaktionen ausl{\"o}sen. Ziel dieses Projektes ist es, einen k{\"u}nstlichen Viruspartikel herzustellen, dessen Basis eine Polyelektrolytenhohlkugel bildet, die mit einer Lipiddoppelschicht bedeckt ist. Um intakte Doppelschichten zu erzeugen, muss die Wechselwirkung zwischen Lipid und Polyelektrolyt (z.B. DNA) verstanden und optimiert werden. Dazu ist es notwendig, die strukturelle Grundlage der Interaktion aufzukl{\"a}ren. Positiv geladene Lipide gehen zwar starke Wechselwirkungen mit der negativ geladenen DNA ein, sie wirken jedoch toxisch auf biologische Zellen. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die durch zweiwertige Kationen vermittelte Kopplung von genomischer oder Plasmid-DNA an zwitterionische oder negativ geladene Phospholipide an zwei Modellsystemen untersucht. 1. Modellsystem: Lipidmonoschicht an der Wasser/Luft-Grenzfl{\"a}che Methoden: Filmwaagentechnik in Kombination mit IR-Spektroskopie (IRRAS), R{\"o}ntgenreflexion (XR), R{\"o}ntgendiffraktion (GIXD), Brewsterwinkel-Mikroskopie (BAM), R{\"o}ntgenfluoreszenz (XRF) und Oberfl{\"a}chenpotentialmessungen Resultate: A) Die Anwesenheit der zweiwertigen Kationen Ba2+, Mg2+, Ca2+ oder Mn2+ in der Subphase hat keinen nachweisbaren Einfluss auf die Struktur der zwitterionischen DMPE- (1,2-Dimyristoyl-phosphatidyl-ethanolamin) Monoschicht. B) In der Subphase gel{\"o}ste DNA adsorbiert nur in Gegenwart dieser Kationen an der DMPE-Monoschicht. C) Sowohl die Adsorption genomischer Kalbsthymus-DNA als auch der Plasmid-DNA pGL3 bewirkt eine Reduktion des Neigungswinkels der Alkylketten, die auf einen ver{\"a}nderten Platzbedarf der Kopfgruppe zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Durch die Umorientierung der Kopfgruppe wird die elektrostatische Wechselwirkung zwischen den positiv geladenen Stickstoffatomen der Lipidkopfgruppen und den negativ geladenen DNA-Phosphaten erh{\"o}ht. D) Die adsorbierte DNA weist eine geordnete Struktur auf, wenn sie durch Barium-, Magnesium-, Calcium- oder Manganionen komplexiert ist. Der Abstand zwischen parallelen DNA-Str{\"a}ngen h{\"a}ngt dabei von der Gr{\"o}ße der DNA-Fragmente sowie von der Art des Kations ab. Die gr{\"o}ßten Abst{\"a}nde ergeben sich mit Bariumionen, gefolgt von Magnesium- und Calciumionen. Die kleinsten DNA-Abst{\"a}nde werden durch Komplexierung mit Manganionen erhalten. Diese Ionenreihenfolge stellt sich sowohl f{\"u}r genomische DNA als auch f{\"u}r Plasmid-DNA ein. E) Die DNA-Abst{\"a}nde werden durch die Kompression des Lipidfilms nicht beeinflusst. Zwischen der Lipidmonoschicht und der adsorbierten DNA besteht demnach nur eine schwache Wechselwirkung. Offensichtlich befindet sich die durch zweiwertige Kationen komplexierte DNA als weitgehend eigenst{\"a}ndige Schicht unter dem Lipidfilm. 2. Modellsystem: Lipiddoppelschicht an der fest/fl{\"u}ssig-Grenzfl{\"a}che Methoden: Neutronenreflexion (NR) und Quarzmikrowaage (QCM-D) Resultate: A) Das zwitterionische Phospholipid DMPC (1,2-Dimyristoyl-phosphatidylcholin) bildet keine Lipiddoppelschicht auf planaren Polyelektrolytmultischichten aus, deren letzte Lage das positiv geladene PAH (Polyallylamin) ist. B) Hingegen bildet DMPC auf dem negativ geladenen PSS (Polystyrolsulfonat) eine Doppelschicht aus, die jedoch Defekte aufweist. C) Eine Adsorption von genomischer Kalbsthymus-DNA auf dieser Lipidschicht findet nur in Gegenwart von Calciumionen statt. Andere zweiwertige Kationen wurden nicht untersucht. D) Das negativ geladene Phospholipid DLPA (1,2-Dilauryl-phosphatids{\"a}ure) bildet auf dem positiv geladenen PAH eine Lipiddoppelschicht aus, die Defekte aufweist. E) DNA adsorbiert ebenfalls erst in Anwesenheit von Calciumionen in der L{\"o}sung an die DLPA-Schicht. F) Durch die Zugabe von EDTA (Ethylendiamintetraessigs{\"a}ure) werden die Calciumionen dem DLPA/DNA-Komplex entzogen, wodurch dieser dissoziiert. Demnach ist die calciuminduzierte Bildung dieser Komplexe reversibel.},
  subject      = {Lipide / Doppelschicht},
  language  = {de}
}