Synthesis and Characterization of Mussel Adhesive Peptides

Muscheln, marine Organismen, heften sich unter Wasser an Oberflächen durch einen Byssus an. Diese extrakorporalen Fibrillen aus winzigen Sehnen heften sich in der Ferne an fremde Oberflächen, deren Wurzeln mit der Insertion in den byssalen Retraktor der Muscheln enden. Die Wechselwirkung außerhalb des Byssus und an marinen Oberflächen kommt durch eine marine Plaque zustande, die aus „Muschel-adhäsiven Proteinen“ (MAPs) bestehen. Diese Proteine sind in erster Linie verantwortlich für die Adhäsion der Muscheln an marinen Oberflächen. Es wurden fünf unterschiedliche MAPs entdeckt, von denen mytilus edulis adhäsiv Protein- 1 (mefp-1) im größten Umfang untersucht wurde. Mefp-1 besteht aus sich wiederholenden Decapeptiden, von denen jedes Decapeptid aus zwei Lys, ein bis zwei L-3,4-Dihydroxyphenylalanin-Resten (DOPA), ein bis zwei Resten trans-4-Hydroxyprolin und ein Rest trans-2,3-cis-3,4-Dihydroxyprolin bestehen. Diese spezielle Umgebung aus Lys-, DOPA- und Hyp-Resten macht mefp-1 zu einem adhäsiven Protein, das wissenschaftliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat als eine Vorlage für künstlich erzeugbare Bioadhäsiva. Versuche zur Synthese von adhäsiven Polypeptiden sind bisher ohne Erfolg. Ein limitierender Faktor ist die geringe Ausbeute bei der Extraktion dieser Proteine aus natürlichen Quellen. In dieser Arbeit wurden verschiedene synthetische Oligomere und Polymere hergestellt, die aus Amionosäuren-Analoga und Dipeptid-Blöcken bestehen. Die molekularen Strukturen, Massen und Ausmaße dieser Polymere wurden durch verschieden Techniken, wie NMR, MALDI und GPC charakterisiert. Die adhäsiven Eigenschaften der Polymere wurden durch DOSY-NMR-Experimente und AFM-Spektroskopy getestet. Die Ergebnisse der AFM-Aufnahmen zeigen adhäsive Eigenschaften von poly-Lys-Bic-Tyr an Graphit-Oberflächen. Diese Ergebnisse öffnen ein weites Feld mit denen abgestimmte künstliche Biopolymere mit adhäsiven Eigenschaften synthetisiert werden können.