Die künstliche Zellmembran auf dem Goldplättchen
Die Chemikerin Brigitte Holzer wurde mit einem Hertha-Firnberg-Stipendium ausgezeichnet. Sie entwickelt künstliche Membranen, mit denen man biologische Zellen besser verstehen kann.
Eine komplizierte Membran grenzt jede unserer Zellen von der Außenwelt ab. Sie besteht aus einer doppelten Schicht von Fettmolekülen, in die bestimmte Proteine integriert sind. Um das Zusammenspiel der Lipidschicht mit den Proteinen besser zu verstehen, stellt Brigitte Holzer vom Institut für Angewandte Synthesechemie der TU Wien, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster künstliche Membransysteme auf einer Goldoberfläche her, an denen man dann die Interaktion zwischen Lipidschicht und Proteinen genau untersuchen kann. Für dieses Projekt erhielt sie nun ein Hertha-Firnberg-Stipendium des Wissenschaftsfonds FWF, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster.
Membranmoleküle: immer in Bewegung
Die Proteine, die in die Zellmembran eingebaut sind, spielen für die Zelle eine entscheidende Rolle: Sie sind dafür verantwortlich, den Transport von Molekülen in die Zelle und aus der Zelle heraus zu steuern. Wenn man ihre Funktionsweise untersuchen will, muss man allerdings berücksichtigen, dass diese Proteine nicht starr in die Lipidschicht integriert sind, wie das Ventil eines Schlauchbootes, das immer am selben Ort bleibt. Die Zellmembran ist dynamisch, die Proteine können herumwandern, die Fettmoleküle dazwischen können sich immer wieder neu anordnen.
„Es gab bereits Versuche, eine natürliche Zellmembran mit synthetisch hergestellten Molekülen nachzubilden“, sag Brigitte Holzer. „Allerdings sind solche Modellsysteme bisher kein gutes Abbild einer natürlichen Membran, weil bei ihnen die Lipidmobilität stark eingeschränkt ist.“ Daher geht Brigitte Holzer einen anderen Weg: Sie stellt eine künstliche Membran her, indem sie passende Moleküle auf einer Goldoberfläche platziert. Das ermöglicht die nötige Beweglichkeit, gleichzeitig kann man mit bestimmten „Ankergruppen“ auch für die nötige Stabilität sorgen. So entsteht eine Membran mit ähnlichen Eigenschaften wie man sie von biologischen Membranen kennt. Man kann dort dann Membranproteine integrieren und ihr Verhalten genau untersuchen.
„Wir werden sogenannte α-Hämolysin-Nanoporen in die Membran integrieren“, sagt Brigitte Holzer. „Mit unterschiedlichen Methoden werden wir die Stabilität und die Aktivität des Proteins studieren. Das dient nicht nur der Grundlagenforschung an Protein-Lipid-Interaktionen, unsere Ergebnisse können auch für die Entwicklung pharmazeutischer Screenings hilfreich sein.“
Finanziert wird dieses Projekt nun durch ein Hertha-Firnberg-Stipendium des FWF. Das Hertha-Firnberg-Programm hat das Ziel, hervorragend qualifizierte Wissenschaftlerinnen, die eine Universitätslaufbahn anstreben, bei ihrer Karriereentwicklung zu unterstützen.
Brigitte Holzer
Brigitte Holzer studierte Chemie an der TU Wien, wo sie 2015 auch promovierte. Während ihrer Dissertation begann sie zusätzlich ein weiteres Studium im Fach „Biomedical Engineering, öffnet in einem neuen Fenster“. 2016 wechselte sie als Marie CuriePostdoctoral Fellow an die Universität Bari (Italien), öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster und kehrte anschließend wieder an die TU Wien zurück, wo sie derzeit im Rahmen eines FWF-geförderten Zukunftskollegs als Nachwuchswissenschaftlerin am Institut für Angewandte Synthesechemie forscht.