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Projekt
Einzelmolekül-Visualisierung von Chitin/Chitosan-Strukturen und deren Protein-Interaktionen
Antragsteller
Dr. Kelvin Anggara
Fachliche Zuordnung
Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
Analytische Chemie
Analytische Chemie
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525894403
Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Instrumenten zur Analyse der Strukturen von Chitin/Chitosan und ihrer Proteininteraktionen auf Einzelmolekülebene. Chitin und Chitosan sind nach Zellulose die am häufigsten vorkommenden Biomoleküle auf der Erde. Chitin/Chitosan-Polysaccharide sind wichtige Strukturmaterialien und Signalmoleküle in vielen lebenden Systemen und werden aufgrund ihrer geringen Kosten und Biokompatibilität auch kommerziell genutzt. Trotz ihrer Bedeutung und Allgegenwärtigkeit ist jedoch nur wenig über dem Chitin/Chitosan-Strukturen und deren Auswirkungen auf die Eigenschaften von Chitin/Chitosan bekannt, da es schwierig ist, ihre Strukturen durch analytische Methode des Ensemblemittelwertes zu analysieren. Da es sich bei Chitin um eine lange, lineare Kette acetylierter Monosaccharide handelt, während Chitosan ein Copolymer aus acetylierten und nicht-acetylierten Monosacchariden ist, können die Methoden des Ensemblemittelwertes keine Informationen über den Acetylierungsmuster entlang einzelner Chitin-/Chitosanketten liefern. Die Schwierigkeiten bei der Analyse dieser Polysaccharide mit Methoden der Ensemblemittelwert werden durch die großen strukturellen Unterschiede zwischen den einzelnen Molekülen noch verschärft. Die Herausforderung, das Chitin/Chitosan-Strukturen und -Wechselwirkungen aufzudecken, erfordert einen direkten Einzelmolekülansatz. Dieses Projekt stellt sich dieser Herausforderung, indem es die direkte Bildgebung von Chitin/Chitosan einsetzt, um ihre Strukturen und Wechselwirkungen auf Einzelmolekülebene zu enthüllen. Chitin/Chitosan werden als Ionen in der Gasphase elektrogesprayt, die anschließend intakt an einer Oberfläche landen und einzeln durch Rastertunnelmikroskopie mit submolekularer Auflösung abgebildet werden. Durch die Abbildung einzelnes Chitin/Chitosan-Ketten auf der Nanoskala wollen wir die Acetylierungssequenz, die Form/Faltung und die Wechselwirkungen einzelnes Chitin/Chitosan-Ketten aufdecken. Im Einzelnen werden drei Systeme untersucht, nämlich (1) Chitin/Chitosan-Oligosaccharide, (2) Chitin/Chitosan-Polysaccharide und (3) Protein-Chitin/Chitosan-Addukte. Die direkte Bildgebung von Chitin/Chitosan im Nanomaßstab wird voraussichtlich strukturelle Motive aufdecken, die die Bindung an verschiedene Proteine erleichtern, die biologische Funktionen auslösen oder regulieren, sowie Motive, die zu den vielfältigen physikalischen Eigenschaften von Chitin/Chitosan-Materialien führen. Das Verständnis der Chitin/Chitosan-Strukturen und -Wechselwirkungen auf Einzelmolekülebene wird die molekulare Grundlage für das Verständnis der verschiedenen Chitin/Chitosan-Eigenschaften bilden und damit zur Entwicklung neuer therapeutischer Strategien und funktioneller Materialien auf der Grundlage von Chitin und Chitosan beitragen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
