title: Der molekulare Aufbau der Nematocystenkapsel bei Hydra als Modell für synthetische Polymere
creator: Bentele, Theresa Katharina
description: Der Süßwasserpolyp Hydra gehört zum Stamm der Cnidarier und dient seit über 270 Jahre als Modellorganismus. Die Nesselzellen oder Nematocyten sind charakteristisch für Cnidarier und enthalten spezielle Organelle, die Nematocysten. Diese werden vorwiegend zur Verteidigung und zum Beutefang eingesetzt. Nematocysten bestehen aus einem zylindrischen Körper und einem invertierten Schlauch, der innerhalb von Nano- bis Mikrosekunden wie eine Harpune herausgeschleudert werden kann. Der molekulare Aufbau der elastischen Nesselkapsel, deren Entladung von einem enorm hohen Innendruck (150 bar) angetrieben wird, ist daher von besonderem Interesse für das Gebiet der Biomechanik.  Im ersten Teil der Arbeit wurden biochemische und funktionelle Untersuchungen an Proteinen der Nematocystenwand durchgeführt. Das makromolekulare Proteinpolymer der Wandstruktur basiert auf reversiblen Disulfidverknüpfungen. Die Hauptkomponente des Biopolymers sind Minikollagene und das elastische Protein Cnidoin. Diese enthalten an beiden Termini der Proteinkette cysteinreiche Domänen, die für die Polymerisierung essentiell sind. Innerhalb dieser Arbeit wurde erstmalig das Protein CPP-1 in Hydra charakterisiert. Es besitzt eine minikollagenähnliche Architektur mit einer zentralen Polyprolinsequenz und weist Ähnlichkeiten zu den Hydroxyprolin-reichen Glykoproteinen (HRGPs) der Pflanzenzellwand auf. Es konnte gezeigt werden, dass CPP-1 struktureller Bestandteil der Kapselwand ist und wie die HRGPs posttranslational modifiziert wird. Der genetische Knockdown von CPP-1 in Hydra durch siRNAs führte zu einer veränderten Verteilung von Nematocystenproteinen im Verlauf der Morphogenese und deutet auf eine Gerüstfunktion in diesem Prozess.  Im zweiten Teil der Arbeit stand die Entwicklung von innovativen Biomaterialien mit Nematocystenproteinen im Fokus. Bei der bioinspirierten Materialsynthese liefert die Natur Strukturen und Funktionalitäten, die als Modell für neuartige Syntheseverfahren verwendet werden. Im Rahmen eines interdisziplinären Kooperationsprojektes wurden mit den cysteinreichen Domänen der Nematocystenproteine Hybridpolymere synthetisiert und funktionelle Oberflächen hergestellt. In einem weiteren Projekt fungierte das Proteinpolymer der Nematocystenwand als Modell für die Herstellung von Nanofasern. Durch Elektrospinning konnten kontinuierliche Fasern aus Cnidoin und CPP-1 synthetisiert werden. Deren Struktur und mechanische Eigenschaften wurden mit dem Atomkraftmikroskop im trockenen und hydratisierten Milieu charakterisiert. Die Biokompatibilität der erhaltenen Fasern wurde durch die Kultur mit humanen mesenchymalen Stammzellen bestätigt. Die etablierten Nanofasern können somit einen Beitrag für die Entwicklung innovativer Zellsubstrate leisten.
date: 2018
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/25542/1/Doktorarbeit_Theresa%20Bentele.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00025542
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-255429
identifier:   Bentele, Theresa Katharina  (2018) Der molekulare Aufbau der Nematocystenkapsel bei Hydra als Modell für synthetische Polymere.  [Dissertation]     
relation: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/25542/
rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
rights: http://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/help/license_urhg.html
language: ger