S-Schicht Lipidmembranen für den Einbau von Membranproteinen (P20256-B11)
Abstract
Die Entschlüsselung vom Genom vieler Organismen hat gezeigt, dass ca. ein Drittel aller Genprodukte Membranproteine sind. Transmembran (TM) Proteine und periphere Proteine werden bei vielen Krankheiten angegriffen und sind daher bevorzugte Wirkungsstätten für Arzneien (mehr als 60% aller verschriebenen Medikamente wirken derzeit auf diese Proteine). Wegen der bedeutenden Funktionen der TM Proteine stellen Modellmembranen wichtige Systeme dar um fundamentale zelluläre Prozesse zu studieren und um Pathogene oder Wirkstoffe herauszufiltern. Im vorliegenden Projektantrag wird ein neuer Typ von festkörperunterstützten Membranen untersucht. Dabei wird der Festkörper (Sensor oder Elektrode) mit einem bakteriellen zweidimensionalen Proteinkristall (S-Schicht) überzogen und daran wird die Lipidmembran gebunden. S-Schicht unterstützte Lipidmembranen sind biomimetische Strukturen, die das supramolekulare Prinzip des Aufbaus der Zellwand von Archaea, die im Zuge der Evolution über Millionen von Jahren unter extremsten Bedingungen optimiert wurde, nachahmt. Für die Membranherstellung wird keine Apertur verwendet sondern kugel-, scheibchen- und zylinderförmige Lipidkonstrukte werden über elektrostatische oder spezifische Wechselwirkungen am S-Schichtgitter gebunden und fusioniert um planare Membranen herzustellen. Die S-Schicht dient dabei als stabilisierender Unterbau für Membranen bestehend aus Phospholipiden und Tetraetherlipiden oder Mischungen davon, Anbindungsstruktur, Abstandhalter zum Festkörper, als Ionenreservoir und, wenn sie als zweite Schicht auf der Membran aufgebracht wird, als nanoporöse Schutzschicht. Die S-Schicht unterstützten Lipidmembranen werden hinsichtlich ihrer strukturellen und dynamischen Eigenschaften, Langzeitstabilität und Fluidität in Abhängigkeit der Herstellungsmethode und Anbindungsstrategie charakterisiert werden. Durch Anwendung der S-Schicht Technologie ist zu erwarten, dass die Langzeitstabilität von fluiden Lipidmembranen wesentlich erhöht werden kann. Das große Ziel ist der Einbau von funktionellen Ryanodin Rezeptoren-Kalziumkanälen, nikotinischen Acetylcholinrezeptoren und -Hämolysin. Diese TM Proteine wurden wegen ihrer klinischen Bedeutung, Verfügbarkeit von endogenen Liganden und Antikörpern, unterschiedlichen Membran-durchspannenden Strukturen und verfügbaren Literaturdaten ausgewählt. Es sind auch Einzelkanalmessungen für die in S-Schicht unterstützten Lipidmembranen eingebauten TM Proteine vorgesehen. Dieses Projekt wird Systeme zur Untersuchung von TM Proteine unter kontrollierbaren Bedingungen entwickeln. Dies ist nicht nur von großer Bedeutung im Bereich der Grundlagenforschung sondern auch für Screening-Verfahren nach Pathogenen oder Wirkstoffen und für die Entwicklung von auf TM Protein-basierenden Biosensoren.
bakterielle S-Schicht Proteine unterstützte Lipidmembrane Stabilität und Fluidität Transmembranproteine Nanobiotechnologie
Publikationen
Fabrication and characterization of functionalized S-layer supported lipid membranes
Autoren: Schuster, B., Sleytr, U.B. Jahr: 2008
Chapter in collected volumes
Surfaces functionalized with S layer lipid membranes for biosensor application
Autoren: Schuster, B., Kiene, E., Kempinger, S., Sleytr U.B. Jahr: 2008
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
S-Layer Stabilized Lipid Membranes: Reconstitution Matrix for Transmembrane Proteins
Autoren: Schuster, B., Kempinger, S., Kiene, E., Sleytr U.B. Jahr: 2008
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
S-LAYER – LIPID MEMBRANE AS FUNCTIONAL BIOMIMETIC MODEL MEMBRANE
Autoren: Schuster, B. Jahr: 2009
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
S-layer stabilized lipid membrane: a biomimetic model system
Autoren: Schuster, B. Jahr: 2009
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Intact lipid vesicles reversibly tethered to a bacterial S-layer protein lattice
Autoren: Kepplinger, C; Ilk, N; Sleytr, UB; Schuster, B Jahr: 2009
Journal articles
Solid supported lipid membranes: New concepts for the biomimetic functionalization of solid surfaces
Autoren: Knoll, W; Naumann, R; Friedrich, M; Robertson, JWF; Losche, M; Heinrich, F; McGillivray, DJ; Schuster, B; Gufler, PC; Pum, D; Sleytr, UB Jahr: 2008
Journal articles
Surfaces functionalized with self-assembling S-layer fusion proteins for nanobiotechnological applications
Autoren: Ilk, N; Egelseer, EM; Ferner-Ortner, J; Kupcu, S; Pum, D; Schuster, B; Sleytr, UB Jahr: 2008
Journal articles
S-layer stabilized lipid membranes generated by vesicle fusion
Autoren: Schrems, A.J., Kiene, E., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2009
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Switching the orientation of S-layer lattices on planar and spherical lipid structures
Autoren: Kiene, E., Küpcü, S., Schrems, A.J., Mayer, H., Pum, D., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2009
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
S-layer templated bioinspired synthesis of silica
Autoren: Gobel, C; Schuster, B; Baurecht, D; Sleytr, UB; Pum, D Jahr: 2010
Journal articles
Nanocarrier systems with S-layer proteins
Autoren: Ücisik, M.H., Küpcü, S., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2010
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Tailored S-layer Surfaces for Lipid Bilayer Generation
Autoren: Schrems, A., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2010
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Lipid membranes on S-layer lattices as biomimetic model system
Autoren: Schuster, B., Schrems, A., Kiene, E., Sleytr, U.B. Jahr: 2010
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Nanobiotechnological Applications of S-Layer Proteins
Autoren: Sleytr, U.B.,Schuster, B. Jahr: 2010
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Rapid solvent exchange method on chemically modified S-layer surface for lipid bilayer generation
Autoren: Schrems, A., Keine, E.,Küpcü, S., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2010
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Generation of a positively charged lipid bilayer by the rapid solvent exchange method on S-layer coated substrates
Autoren: Schrems, A., Küpcü, S., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2010
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Nanocarrier systems with S-layer proteins
Autoren: Ücisik, M.H., Küpcü, S., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2010
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Switching the orientation of S-layer lattices on lipid membranes
Autoren: Kiene, E., Küpcü, S., Pum, D., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2010
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Nanocarrier systems with S-layer proteins: S-layer coated emulsomes
Autoren: Ücisik, M.H., Küpcü, S., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2010
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Nanocarrier systems with S-layer proteins
Autoren: Ücisik, M.H., Küpcü, S., Sleytr, U.B., Schuster, B. Nanocarrier systems with S-layer proteins. Summer School on Nanoscale Science of Biological Interfaces. The International Center for Materials Research (ICMR) June 19 - July 1, 2010, . Jahr: 2010
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Nanobiotechnological Applications of S-Layers
Autoren: Sleytr, U.B., Egelseer, E.M., Ilk, N., Messner, P., Schäffer, C., Pum, D., Schuster, B. Jahr: 2010
Chapter in collected volumes
S-Layers, Microbial, Biotechnological Applications
Autoren: Egelseer, E.M., Ilk, N., Pum, D., Messner, P., Schäffer, C., Schuster, B., Sleytr, U.B. Jahr: 2010
Chapter in collected volumes
Biomimetic S-layer stabilized lipid membranes
Autoren: Schuster, B., Kepplinger, C., Sleytr, U.B. Jahr: 2010
Chapter in collected volumes
S-layer lipid membranes for membrane protein reconstitution
Autoren: Schuster, B. Jahr: 2009
Forschungsbericht (extern. Auftraggeber)
S-layer lipid membranes for membrane protein reconstitution
Autoren: Schuster, B. Jahr: 2010
Forschungsbericht (extern. Auftraggeber)
Bilayer lipid membrane formation on a chemically modified S-layer lattice.
Autoren: Schrems, A; Kibrom, A; Küpcü, S; Kiene, E; Sleytr, UB; Schuster, B; Jahr: 2011
Journal articles
Biomimetic S layer protein stabilized lipid membranes
Autoren: Schuster, B., A. Schrems, M. Ücisik, S. Damiati, D. Pum, U.B. Sleytr. Jahr: 2011
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Liposome fusion on proteinaceous S-layer lattices triggered via beta-diketone ligand-europium(III) complex formation
Autoren: Schrems, A; Larisch, VD; Stanetty, C; Dutter, K; Damiati, S; Sleytr, UB; Schuster, B Jahr: 2011
Journal articles
Multitechnique study on a recombinantly produced Bacillus halodurans laccase and an S-layer/laccase fusion protein
Autoren: Ferner-Ortner-Bleckmann, J; Schrems, A; Ilk, N; Egelseer, EM; Sleytr, UB; Schuster, B Jahr: 2011
Journal articles
Generation of S-layer supported functionalized lipid bilayers
Autoren: Schrems, A., Ces, O., Larisch, V.D., Dutter, K., Friedmann, J., Küpcü, S., Stanetty, C., Kibrom, A., Lohner, K., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2011
Journal articles
S-layer lipid membranes for membrane protein reconstitution
Autoren: Schuster, B. Jahr: 2011
Forschungsbericht (extern. Auftraggeber)
Characterization of the Ryanodine Receptor 1 by Patch-Clamp and on S-layer Supported Lipid Membranes
Autoren: Larisch, V.-D., Schrems, A., Sleytr, U.B., Hohenegger, M., Schuster, B. Jahr: 2011
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Nanotechnology with S-Layer Proteins as Building Blocks
Autoren: Sleytr, U.B., Schuster, B., Egelseer, E.M., Pum, D., Horejs, C.M., Tscheliessnig, R., Ilk, N. Jahr: 2011
Chapter in collected volumes
Eine Membran auf Stelzen - Zetapotentialmessungen und die Medizin
Autoren: Schuster, B Jahr: 2011
Journal articles
S-layer lipid membranes for membrane protein reconstitution
Autoren: Schuster, B. Jahr: 2012
Forschungsbericht (extern. Auftraggeber)
Das Zetapotential informiert über die Proteinadsorption
Autoren: Luxbacher, T; Schuster, B Jahr: 2012
Journal articles
Generation of new functional nanocarrier systems: Emulsomes with an S-layer for specific IgG-targeting
Autoren: Ücisik, M.H., Küpcü, S., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2011
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
In Vitro Production of Voltage Dependent Anion Channel (VDAC) in Liposomes and Artificial Membrane
Autoren: Damiati, S., Zayni, S., Sleytr, U.B., Chopineau, J., Schuster, B., Sinner, E.K. Jahr: 2012
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Biomimetic S-layer stabilized lipid membranes as a platform to study antimicrobial peptides
Autoren: Schuster, B., Schrems, A.J., Damiati, S.A., Lohner, K., Hohenegger, M., Sleytr, U.B. Jahr: 2012
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Nanotechnology with S-layer proteins
Autoren: Schuster, B., Sleytr, U.B. Jahr: 2013
Chapter in collected volumes
Epoxy-Acid Bi-functionalized Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes as Stamp Material for Nanocontact Printing Application
Autoren: Kastner, J., Lorrat, O., Rank, A., Dittert, B., Schuster, B., Schwarzinger, B., Mühlberger, M. Jahr: 2013
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Direct incorporation of cell-free (ex vivo) synthesized human membrane proteins into synthetic bioarchitecture
Autoren: Damiati, S., Zayni, S., Küpcü, S., Sleytr, U.B., Chopineau, J., Schuster, B., Sinner, E.K. Jahr: 2013
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
S-Layer Proteins
Autoren: Sleytr, U.B., Pum, D., Egelseer, E.M., Ilk, N., Schuster, B. Jahr: 2013
Chapter in collected volumes
Integrated Membrane Proteins for Synthetic Biosystems
Autoren: Damiati, S., Zayni, S., Sleytr, U.B., Chopineau, J., Schuster, B., Sinner, E.K. Jahr: 2013
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Emulsomes modified with S-layer for lipophilic drug delivery
Autoren: Ücisik, M.H., Küpcü, S., Sleytr, U.B., Schuster, B. Jahr: 2013
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
S-layer proteins as basic building blocks for nanobiotechnological application
Autoren: Sleytr, U.B., Schuster, B., Pum, D. Jahr: 2014
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
S-layer lipid membranes for membrane protein reconstitution
Autoren: Schuster, B. Jahr: 2013
Forschungsbericht (extern. Auftraggeber)
Construction of An Artificial Membrane Platform for Synthetic Biology: Investigation of a Membrane Proteins in an S-layer Supported Lipid Membrane
Autoren: Damiati, S; Zayni, S; Schrems, A; Sleytr, UB; Chopineau, J; Schuster, B; Sinner, EK Jahr: 2014
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Reconstitution of Ryanodine Receptor/Ca2+ Release Channels in S-Layer supported Lipid Membranes
Autoren: Larisch, V-D; Schrems, A; Sleytr, U.B; Hohenegger M; Schuster, B Jahr: 2014
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Fabricating S-layer supported functionalized lipid bilayers
Autoren: Schrems, A; Larisch, V-D; Friedmann, J; Stanetty, C; Kibrom, A; Lohner, K; Sleytr, UB; Schuster, B Jahr: 2014
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Characterizing in vitro membrane-assisted protein synthesis (iMAPS) and co-translational insertion into polymer membranes
Autoren: Zaba, C; Zafiu, C; Tan, DC-W; Zapf, T; Küpcü, S; Huber, C; Zayni, S; Damiati, S; Schuster, B; Sinner, EK Jahr: 2014
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Graphene based Biosensor – a new approach for the study of small ligand binding kinetics in real-time
Autoren: Kotlowski, C; Mastrogiacomo, R; Pelosi, P; Schütz, S; Schuster, B; Schwaighofer, A; Kleber, C; Larisika, M; Nowak, C; Knoll, W Jahr: 2014
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Biomimetic S-layer – lipid self-assemblies as platform for membrane-active peptides and proteins
Autoren: Schuster, B. Jahr: 2015
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Bioarchitecture Design: from DNA to Functional Protein Reconstituted into Semi-Natural Environment
Autoren: Damiati, S., Zayni, S., Sleytr, U.B., Schuster, B., Sinner, E.-K. Jahr: 2015
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Mitarbeiter*Innen
Bernhard Schuster
Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Bernhard Schuster
bernhard.schuster@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-80436
Projektleiter*in
15.02.2008 - 14.02.2013