Rasterkraftmikroskopische Untersuchungen an nativen biologischen ...

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PROJEKTE UND ERGEBNISSE 2 Substrate, Proteine/Membranpräparationen Abbildung 20: Membranpräparationen auf Furanpolymer-Substrat (FP), abgebildet in Puffer. A: Native Purpurmembran-Fragmente, auf Brenzkatechin-FP adsorbiert. Die Fragmentdichte war vergleichbar mit Kontrollen auf Glimmer unter den gleichen Bedingungen (schattiertes Bild aus den Topographiedaten). B: Molekular aufgelöste Abbildung der Oberfläche eines Purpurmembran-Fragments auf Brenzkatechin- FP. Sensorsignalbild, nach Fourier-Filterung. Typischerweise war bei Aufnahmen mit dem TopoMetrix- Discoverer ein derart hoher Rauschpegel auf dem Sensorsignal, dass auch bei optimierten Regelungsparametern fast keine Information im Topographiebild (Piezohub) erhalten wurde. In solchen Fällen wurde die Regelung zurückgestellt und im constant height-Modus gemessen. C, D: Aufnahme einer Purpurmembran, adsorbiert auf Phenylendiamin-FP (Topographiebilder). D: Molekular aufgelöstes Topographiebild (ungefiltert). Diese Aufnahme mit dem modifizierten TopoMetrix-Discoverer entstand unter sehr vibrationsarmen Bedingungen bei Nacht während der Urlaubszeit. E: Membranfragmente mit Na,K-ATPase, auf Brenzkatechin-FP adsorbiert. (Messungen: C, D: A. Linder, Rest: U. Weiland). den Befunden von Paige et al. (2001). Dort wurde Collagen (Typ I) bei Raumtemperatur angelagert, getrocknet und an Luft abgebildet. In Übersichtsaufnahmen waren nur Teilbereiche mit geordneten Strukturen belegt und mit ungeordnet adsorbiertem Material überlagert, ansonsten wurde völlig ungeordnete Adsorption gefunden. Allerdings deuteten auch bei Paige et al. (2001) Höhenprofile auf adsorbierte Monomere bzw. Oligomere. Dieses „Netzwerk collagenösen Gerüstmaterials“ wies in den geordneten Teilbereichen ebenfalls eine Periodizität der Größenordnung 300 nm auf und wurde als Frühstadium der Assoziation von FLS-Fibrillen (Fibrous Long Spacing Collagen) interpretiert. Die Ansätze enthielten für die Bildung von FLS-Fibrillen nötiges α 1 -Säure- Glykoprotein, das aber, wie hier (Abb. 21) gezeigt wird, offenbar in dem frühen Stadium, bei der Bildung des „Netzwerks collagenösen Gerüstmaterials“, keine Rolle spielt. Immunoglobulin M: Offenbar waren die IgM-Molekule so stabil an das Substrat adsorbiert, dass kraftmikroskopische Abbildung im Kontaktmodus in wässriger Lösung bei Raumtemperatur möglich war (Abb. 22 B). Höhenwerte und Durchmesser auf halbmaximaler Höhe der einzelnen Partikel (Linienprofil in Abb. 22 B) stimmen gut mit den Werten für einzelne IgM-Moleküle überein, die in einer Untersuchung im oszillierenden Modus von Schneider et al. (1998) gefunden worden waren (∆z = 3, 3 nm, ∆x = 35, 2 nm). Die submolekulare Struktur ist in diesen Aufnahmen mit dem TopoMetrix Discoverer nicht aufgelöst. Submolekulare Auflösung bei IgM gelingt bei tiefen Temperaturen mit Kryo-SFM (s. Arbeiten von Han et al., 1995; Shao, 1999). 83
PROJEKTE UND ERGEBNISSE 2 Substrate, Proteine/Membranpräparationen Abbildung 21: Collagen (Typ I), aus einer Lösung in PBS bei 4 ◦ C auf Glimmer adsorbiert und in PBS abgebildet. A: Übersichtsaufnahme der geordnet adsorbierten Oligomer-Fasern (schattiertes Bild aus Topographiedaten). B: Topographiebild und C: charakteristisches Linienprofil daraus (in Rasterungsrichtung, die Periodizität senkrecht zur Ausrichtung der Oligomerfasern beträgt dagegen etwa 250 -300 nm). D, E: bei Erhöhung der Auflagekraft lässt sich das adsorbierte Collagen vom Substrat wischen. 84
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