Chemosensorische Ensembles zur Echtzeitdetektion von Transportprozessen durch Biomembranen

• Published in: Angewandte Chemie 2014-03, Vol.126 (10), p.2801-2805
• Main Authors: Ghale, Garima, Lanctôt, Adrienne G., Kreissl, Hannah T., Jacob, Maik H., Weingart, Helge, Winterhalter, Mathias, Nau, Werner M.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Antimikrobielle Peptide; Calixarene; Fluoreszenz; Makrocyclen; Membranproteine
• ISSN: 0044-8249; 1521-3757
• DOI: 10.1002/ange.201309583

Die Effektivität von Wirkstoffen und Biomolekülen basiert auf ihrer Fähigkeit, die Lipidmembran zu passieren. Die Entwicklung von Methoden, diese Transportprozesse direkt und mit hoher Empfindlichkeit zu verfolgen, bleibt eine Herausforderung. Der Einschluss eines chemosensorischen Ensembles, bestehend aus einem makrocyclischen Wirt (p‐Sulfonatocalix[4]aren oder Cucurbit[7]uril) und einem Fluoreszenzfarbstoff (Lucigenin oder Berberin) in Liposomen ermöglicht es, den Membrandurchtritt von unmarkierten bioorganischen Molekülen direkt und in Echtzeit mittels Fluoreszenz zu verfolgen. Dieser In‐vitro‐Assay kann auf unterschiedliche Kanalproteine und Analyten angewendet werden, eignet sich zur schnellen Charakterisierung von Kanalmodulatoren und liefert zudem die absolute Kinetik der Translokation. Mit dieser neuen biophysikalischen Methode konnten wir erstmalig die direkte schnelle Translokation des antibiotisch wirksamen Peptids Protamin durch das bakterielle Transmembranprotein OmpF nachweisen. Eine direkte Echtzeitdetektion des Analyttransports durch eine Lipiddoppelschicht‐Membran gelingt durch den Einschluss eines Makrocyclus und eines Fluoreszenzfarbstoffs in Liposomen. Sobald der Analyt die Membran passiert hat, wird der Farbstoff aus dem Makrocyclus verdrängt, was mittels Fluoreszenz verfolgt werden kann. Eine Studie der Translokation eines stark argininhaltigen Peptids durch ein bakterielles Membranprotein belegt den Nutzen der Methode.