Rasterkraftmikroskopische Untersuchungen an nativen biologischen ...

PROJEKTE UND ERGEBNISSE
3 Sucroseporin, Abbildung am SFM
Abbildung 36: Abbildung der oberen Membran zweischichtig adsorbierter Vesikelfragmente mit minimaler
Kraft (LP R = 0, 5; Lipid: DMPC/POPC (9:1); Messpuffer: 250 mM LiCl, 2 mM MgCl 2 , 20 mM
Tris/HCl pH 7,6; x p = 18 Å, Zeilenfrequenz: 2,5 Hz bei 923 nm Zeilenlänge). A: Übersicht (Fehlersignalbild).
Pfeile: „Abheben“ des Sensors von der Oberfläche durch Betrieb nahe des Photodiodensignals
des freien Cantilevers (minimale Auflagekraft). B: Topographiebild, Höhenprofile: 1) Profil entlang einer
Symmetrieachse des trigonalen Gitters. Das zugehörige 1D-FFT-Spektrum zeigt eine Periodizität von
9,8 nm. 2), 3) Profile in SFM-Rasterungsrichtung mit Abmessungen der in Rasterungsrichtung (von links
nach rechts) „gekämmten“ Struktur. Die Höhenwerte liegen allesamt deutlich unter dem Durchmesser des
N-Terminus.
Die Informationen aus den beschriebenen Messungen, die primär eine Abbildung des starren Kerns
der periplasmatischen Seite des Barrel-Trimers liefern, lassen also bereits darauf schließen, dass
der flexible N-Terminus bei der Messung von der Sensorspitze zur Seite geschoben bzw. „hinund
hergekämmt“ wird. Es ist daher von großem Interesse, welche Auswirkungen eine Variation
bzw. Verringerung der Auflagekraft zeigt. Dies geschieht notwendigerweise bei gleichzeitigem
Verlust an Auflösung, da dabei ein geringerer Teil langreichweitiger elektrostatischer Wechselwirkungen
kompensiert wird und folgedessen der Abstand Sensor-Molekül größer wird (vgl. Diskussion
der Kraftdistanzkurven Abb. 30 und Kap. G&M 1.1). Ebenso ist zu erwarten, dass u. U.
der starre Bereich überhaupt nicht mehr von der Sensorspitze „erreicht“ wird. In Abb. 36, aufgenommen
bei minimaler Kraft mit einem Sollwert nahe dem Photodiodendifferenzsignal des freien
Cantilevers, erkennt man auf einem Fragment der oberen Membran eines vollständig kollabierten
Vesikels ein regelmäßiges (trigonales) Gitter. (Bei Berücksichtigung einer Übersichtsaufnahme
sowie angesichts des hohen LPR kann es sich hier auch um ein Fragment eines mehrschaligen
Vesikels, oben erwähnte „Onion-Struktur“, handeln). Der Gitterabstand der regelmäßigen Korrugationen
von knapp 10 nm entspricht dem anzunehmenden Abstand von ScrY-Trimeren im Gitter.
Die kristallin angeordneten Erhöhungen erscheinen zum Teil deutlich in Rasterungsrichtung „gekämmt“.
Die Pixelgröße bei dieser Aufnahme liegt in der Größenordnung des Durchmessers des
putativen N-terminalen Coiled-Coil, in Übereinstimmung damit sind die orientierten Streifen im
Bild meist eine bis zwei Zeilen breit. Deren Länge liegt in der Größenordnung 6 - 8 nm, was
im Rahmen der Auflösung mit der angenommenen Länge des N-Terminus übereinstimmt. Die in
beiden Richtungen gemessenen Werte der maximalen Höhendifferenzen von ca. 5 - 7 Å zeigen,
dass diese keineswegs dem gesamten Durchmesser des Coiled-Coil entsprechen. Dies gilt auch
unter Berücksichtigung des gemessenen Fehlersignals mit einer Amplitude von maximal 2 Å im
Bereich der relevanten Korrugationen. Es liegt daher die Annahme nahe, dass hier tatsächlich bei
minimaler Kraft lediglich der N-Terminus touchiert bzw. bewegt wurde, während der Kernbereich
der Barrelwände mit der Sensorspitze nicht erreicht wurde. Abb. 37 zeigt denselben Effekt bei
dreifach höherer Pixelauflösung, deutlich erkennbar an einem einschichtigen Membranfragment
aufgenommen, das am Rand auch die andere Orientierung des eingebauten Proteins enthält. Hier
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