Supported Phospholipid Bilayers and their Interactions with Proteins Studied by Ellipsometry, Atomic Force Microscopy and Confocal Fluorescence Microscopy

Abstract

Podporované lipidové dvojvrstvy sloužily jako umělý model biologických membrán při studiu membránové aktivity 5 vybraných antimikrobiálních peptidů. Hlavními experimentálními technikami byly elipsometrie, laserová řádkovací mikroskopie a fluorescenční korelační spektroskopie. Základní principy použitých experimentálních technik jsou vysvětleny v této práci s přihlédnutím k jejich stránkám podstatným pro charakterizaci lipidových dvojvrstev. Ve stručnosti je shrnut biologický význam antimikrobiálních peptidů a jejich působení na biologické membrány a jsou představeny základní vlastnosti vybraných peptidů. Následuje rozbor hlavních typů experimentálních studií a interpretace jejich výsledků. Morfologické změny lipidových dvojvrstev byly zkoumány elipsometrií a laserovou řádkovací mikroskopií. Nejzajímavější jevy byly pozorovány v případě melittinu, který vyvolal vznik dlouhých lipidových trubic vystupujících z dvojvrstvy. Laterální difúze lipidů měřená fluorescenční korelační spektroskopií vypovídá o uspořádání dvojvrstvy na vzdálenostech pod rozlišením optické mikroskopie.

Supported lipid bilayers have been used as an artificial model of biological membranes and their interaction with 5 selected antimicrobial peptides was studied by several experimental techniques, mainly ellipsometry, laser scanning microscopy and fluorescence correlation spectroscopy. The thesis explains basic principles of the applied techniques focusing on their aspects relevant to characterization of lipid bilayers. The biological significance of antimicrobial peptides, their modes of interaction with membranes and the basic characteristics of the selected peptides are briefly discussed. The following text describes the main types of experimental studies performed and the interpretation of their results. Peptide-induced changes in lipid bilayer morphology were characterized by ellipsometry and laser scanning microscopy. Most interesting effects were observed in the case of melittin, which induced formation of long lipid tubules protruding from the bilayer. Lipid lateral diffusion measured by fluorescence correlation spectroscopy can provide information on bilayer organization on length-scales below resolution of optical microscopy.