Localisation of Fluorescent Probes and the Estimation of Lipid Nanodomain Sizes by Modern Fluorescence Techniques

Abstract

iii Organizations Umeå University Department of Chemistry, Umeå, SE & Charles University in Prague, Faculty of Science, Prague, CZ Document name Doctoral thesis Date of issue February 2012 Author Radek Šachl Title Localisation of Fluorescent Probes and the Estimation of Lipid Nanodomain Sizes by Modern Fluorescence Techniques Abstract The thesis is divided into two major parts. The first part focuses on the localisation of probes in lipid/polymeric bilayers and in GM1 micelles. Included in this thesis is a new approach based on electronic energy transfer/migration (FRET/DDEM), which efficiently determines transversal positions of fluorescent molecules in lipid bilayers. This approach has been used to locate newly synthesized lipid probes in DOPC bilayers. The label was introduced at the end of sn-2 acyl chains of variable length. Analytical models accounting for FRET exist for a limited number of basic geometries. Here, a combination of FRET and Monte Carlo simulations enables the localisation of probes in bicelles and in bilayers containing pores, i.e. in lipid systems with variable curvature, or in non-homogenous lipid systems. This approach has been used to test whether conical-like fluorescence probes have an increased affinity to highly curved regions, which would enable preferential labelling of...

iv Organizace Umeå University Department of Chemistry, Umeå, SE & Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta, Praha, CZ Typ dokumentu Disertační práce Datum vydání únor 2012 Autor Radek Šachl Název práce Lokalizace fluorescenčních značek a určování velikostí lipidových nanodomén pomocí moderních fluorescenčních metod Abstrakt Disertace je rozdělena do dvou hlavních částí. První část se zabývá lokalizací značek v lipidových/polymerních dvojvrstvách a v GM1 micelách. V práci prezentujeme nový přístup založený na přenosu/migraci elektronické energie (FRET/DDEM), jež umožňuje efektivně určovat vertikální pozici fluorescenčních molekul uvnitř lipidové dvojvrstvy. Tato metoda byla použita k lokalizaci nově syntetizovaných lipidových značek značených na konci sn-2 acylového řetězce s různou délkou v DOPC dvojvrstvách. Analytické modely popisující FRET existují pouze pro limitovaný počet základních geometrií. Kombinace FRETu s Monte Carlo simulacemi nicméně umožňuje lokalizaci značek v bicelách a v dvojvrstvách obsahujících póry, tj. v lipidových systémech s proměnlivým zakřivením a v nehomogenních lipidových útvarech. Tento přístup umožnil např. zjistit, zda kuželovitě tvarované značky mají zvýšenou afinitu k vysoce zakřiveným oblastem dvojvrstvy, což by umožnilo preferenční značení pórů. Lokalizovány byly rovněž...