Vezikulák belsejében lejátszódó reakciók vizsgálata
A ma általunk ismert rendkívűli mértékű komplexitást mutató élővilág felépítői, „építőegységei” a sejtek, amelyek a biológiai rendszerek legkisebb önálló szerveződési és működési egységei.1 Közös jellemzőjük — mind a prokarióta, mind az eukarióta sejtek esetében —, hogy kettős rétegű biológiai membránok határolják őket.2
A természetes eredetű sejtek membránja túlnyomórészt foszfolipidekből áll, de fehérjéket, valamint kis molekulákat is tartalmazhatnak.1,2,3 Vezikuláknak nevezzük az olyan sejteken belül található kompartmenteket, ahol az amfifil molekulák összezáródó kettős réteget alkotnak, így körülhatárolva és elkülönítve egy meghatározott térfogatot. A vezikulák a sejteken belül mindenütt jelen vannak, szerepük és jelentőségük bizonyos sejten belüli folyadékok, fehérjék, valamint különböző makromolekulák tárolása és szállítása2,3,4.
A vezikulák alkalmas modellként szolgálnak arra, hogy különböző sejteken belüli folyamatokat, reakciókat megfigyeljük, valamint a különböző összetételű membránok tulajdonságait vizsgáljuk2,3,4. Napjainkban is számos kutatás középpontjában olyan unilamelláris vezikulák szintézise áll, amelyek mérete összemérhető az élő sejtekével, azonban különböző természetes, illetve nem-természetes eredetű amfifil molekulákból állítják elő őket.2,3
A kísérleti munka során két különböző, vezikulák belsejében lejátszódó reakciót vizsgáltam. Az első reakció egy autokatalitikus enzimatikus reakció volt. A kísérleti munka első lépéseként különböző összetételű biológiai membránokkal rendelkező vezikulákat állítottam elő cseppátviteli módszerrel4,5, az így előállított vezikulák belsejébe elhelyeztem az enzimatikus reakciót, valamint egy fluoreszcens indikátort is. Vizsgáltam a reakció paramétereinek szisztematikus változtatásának hatását a membrán tulajdonságaira. Célom a megfelelő membránösszetétel meghatározásával és reakció-paraméterek helyes megválasztásával sejtosztódás kiváltása volt. Optikai mikroszkóppal vizsgáltam meg az előállított vezikulák tulajdonságait, például méretüket. Az enzimatikus reakció lejátszódása során pH-változás következett be, a reakció végbemenetelét fluoreszcens mikroszkóppal követtem. A pH-változás mértékét a fluoreszcens indikátor intenzitás-növekedésének számszerűsítésével mértem meg.
A vezikulák egy további és fontos alkalmazási területe a mikroreaktorként való felhasználása4. Az általam vizsgált második reakcióval arany-nanorészecskéket szintetizáltam cseppátviteli módszerrel készített liposzómák belsejében, amit transzmissziós elektronmikroszkópos mérésekkel vizsgáltam. A munka célja az volt, hogy megvizsgáljam, hogy a különböző vezikulák méretének van-e hatása a nanorészecskék méretére, morfológiájára, illetve a reakció kinetikájára.
Irodalom:
1. Pálfia Zsolt, Dr. Kristóf Zoltán: A sejtbiológia alapjai, (2013, ELTE)
2. E. Rideau, R. Dimova, P. Schwille, F. R. Wurm and K. Landfester: Liposomes and polymersomes: a comperative review towards cell mimicking. Chem. Soc. Rev. 2018, Advance Article, DOI: 10.1039/c8cs00162f
3. P. Walde, K. Coestino, H. Engel and P. Stano: Giant Vesicles: Preparations and Application. ChemBioChem, vol. 11, pp. 848-865, 2010.
4. S. Pautot, B. J. Frisken, D. A. Weitz: Production of Unilamellar Vesicles Using an Inverted Emulsion. Langmuir, vol. 19, pp. 2870–2879, 2003.
5. P. Stano, TP. de Souza, P. Carrara, E. Altamura, E. D'Aguanno, M. Caputo, PL. Luisi, F. Mavelli: Recent Biophysical Issues About the Preparation of Solute-Filled Lipid
szerző
-
Medveczky Zsófia
Vegyészmérnöki mesterképzési szak, nappali MSc
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Lagzi István László
docens, Fizika Tanszék
