Transformation of a membrane protein from the respiratory chain into a sensor for the analysis of substrates, inhibitors and lipids : = Umwandlung eines Proteins der Atmungskette in einen Sensor für die Analyse von Substraten, Inhibitoren und Lipiden

Hochschulschrift

Zusammenfassung: Die Atmungskette besteht aus fünf in die innere Mitochondrienmembran eingebetteten enzymatischen Komplexen. Ihr Hauptzweck besteht darin, die chemische Energie, die aus der Zellatmung resultiert, in Form von ATP zu speichern. Der erste dieser fünf Komplexe ist die NADH: Ubichinon Oxidoreduktase (Komplex I), die den Transfer von zwei Elektronen von NADH zu Ubichinon mit der Translokation von vier Protonen durch die Membran verbindet. Der Informationsmangel über die genaue Funktionsweise dieses Enzyms und dessen Beteiligung in Krankheiten und in dem Alterungsprozess haben ein starken Fokus in dem Gebiet der Mitochondrienatmung auf Komplex I gebracht. Um mehr über Komplex I zu erfahren wird hier die Gestaltung eines Sensors vorgestellt. Das Enzym wird auf einer Goldoberfläche immobilisiert und durch eine Kombination aus Oberflächen-verstärkter Infrarotabsorptionsspektroskopie (SEIRAS) und Elektrochemie erprobt. Nach der Biomimetischen Immobilisierung von Komplex I wird dieser Sensor dann gegen verschiedene Substrate, Hemmer oder Lipide getestet. Neben der Konzeption des Sensors wird auch das Zusammenspiel von Komplex I mit Lipiden, Hemmern (Zn2+ und NADH-OH) und die Rolle eines Tyrosins an der NADH-Bindestelle durch elektrochemisch induzierte UV-Vis und FT-IR Differenzspektroskopie untersucht. Diese Ergebnisse werden dann zusammen mit einer Strukturellen Analyse benutzt um einen Kupplungsmechanismus zwischen Elektronentransfer und Protonentranslokation in Komplex I vorzustellen
Zusammenfassung: The field of bioenergetics deals with the flow and transformation of energy within and between living organisms and their environment. The work presented in this thesis report focuses on cellular respiration and more specifically on the first enzyme of the respiratory chain, NADH:ubiquinone oxidoreductase (Complex I). This was done to clarify details about its function and its implication in disease. First, the creation of a sensor involving the biomimetically immobilized enzyme is presented and probed through a combination of surface enhanced infrared absorption spectroscopy (SEIRAS) and electrochemistry. This sensor is then tested against different substrates and inhibitors. In a second part, the interaction of Complex I with lipids, inhibitors (Zn2+ and NADH-OH) and the role of a Tyrosine residue situated in the NADH binding pocket are investigated through electrochemically induced UV-Vis and FTIR difference spectroscopies. The results gathered through these experiments are then explored under a structural perspective and a coupling mechanism between quinone reduction and proton translocation by Complex I is proposed

Object Details

• Alternative title: Umwandlung eines Proteins der Atmungskette in einen Sensor für die Analyse von Substraten, Inhibitoren und Lipiden
• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: Online-Ressource
• Language: Englisch
• Notes: Universität Freiburg, Dissertation, 2013

Classification and Topics

• Classification: Biowissenschaften, Biologie
• Keyword: Membranproteine ; Biophysik ; Biochemie ; NADH-Dehydrogenase ; Infrarot ; Spektroskopie ; Elektrochemie ; Online-Ressource

Contributors, Places and Time

• Event: Veröffentlichung
• (where): Freiburg
• (who): Universität
• (when): 2014
• Creator: Kriegel, Sébastien
• Contributor: Friedrich, Thorsten

Further information

• URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-94027
• Rights: Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 14.08.2025, 10:48 AM CEST