Kraft- und Antibiotikum Abhaengigkeit von Willebrand factor

Von Willebrand Faktor (VWF) ist ein Molekül in unserer Blutbahn. Es verursacht die Koagulation von Blutplättchen und stoppt so die Blutung bei einem Schnitt oder bei sonstigen Verletzungen. In Gefäßen mit sehr schnellem Blutfluss muss die Koagulation effizient einen größeren Blutverlust verhindern, doch gleichzeitig dürfen sich an weniger stark durchbluteten Stellen keine Gerinsel bilden. Die, deshalb notwendige, Regulation ist gegeben durch das ultra-große wollknäulartige Molekül von Willebrand Faktor das bei schnellem Fluss langgestreckt wird und dadurch seine biologischen Funktionen ändert. Das erste Teilziel der Arbeit ist es, all diese Änderungen zu finden. Wenn die A1 Domäne von VWF ein Blutplättchen bindet ist das vergleichbar mit einem Sicherheitsgurt, je stärker die Kräfte des Blutflusses am VWF Molekül ziehen desto stärker wird dieses vom Plättchen gehalten. Das zweite Teilziel ist, diesen Mechanismus eines einzelnen Moleküls aufzuklären. Ein abrupter Anstieg an Plättchen Bindung, wie durch Flusskräfte verursacht, kann auch durch ein Antibiotikum namens Ristocetin induziert werden. Als drittes Teilziel möchte ich ergründen ob Ristocetin den Selben Effekt verursacht wie Kräfte, oder wie dieses Antibiotikum in die Blutgerinnung eingreift. VWF trägt etliche Funktionalitäten entlang seiner Kette, die teilweise kraftabhängig sind, und wurde als molekularer Bus beschrieben der körpereigene Wirkstoffe transportiert. Deshalb liegt es nahe dass es noch völlig unentdeckte, kraftabhängige Funktionen geben könnte und es bedarf einer geeigneten Methode um die ganze Sequenz von VWF auf derartige Phänomene zu testen. Wie eine Fischerleine, fängt VWF schnell vorbeifließende Plättchen aus der Blutbahn, obwohl Bindungsreaktionen zwischen solch großen Proteinen üblicherweise relative langsam sind. Ich untersuche deshalb die Funktionsweise des Angelhakens und warum Ristocetin wie ein Köder die Fangquote erhöht. Dazu wird VWF mit Licht emittierenden Farbstoffen markiert, und die Flussverhältnisse in mikroskopisch dünnen Kapillaren simuliert. Ich entwickle eine Methode bei der, während der Deformation der Proteine, Wasserstoffatome durch schweren Wasserstoff ausgetauscht werden um dann diese Deformationen bestimmen zu können, also kraftabhängige Konformationen zu messen. Die Struktur-Funktions-Beziehung von VWF wird direkt von hydrodynamischen Kräften beeinflusst, was dieses Molekül zum idealen Kandidaten macht um Mechano-Biologie zu erkunden. Die Diskrepanz zwischen in-vitro Experimenten und der Natur dürfte oft darauf zurückzuführen sein dass viele Proteine in Geweben, also in mechanischen Verbünden auftreten und einer gewissen Kraftumgebung ausgesetzt sind. Dies ist ein erster Versuch den unsichtbaren Einfluss von Kräften auf Biomoleküle aufzudecken.