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Peptide nanotubes as templates for silica precipitation

Riedl, Stefan (2017) Peptide nanotubes as templates for silica precipitation.
Masterarbeit, University of Vienna. Fakultät für Chemie
BetreuerIn: Becker, Christian

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DOI: 10.25365/thesis.49409
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-13707.28681.221464-7

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Abstract in English

Several peptides are known, which have the ability to spontaneously assemble into higher order structures, such as nanotubes. Peptide nanotubes (PNTs) have attracted considerable interest in biotechnology and found great use in several applications, including drug delivery and tissue engineering. Burgess et al. designed a toolkit of self-assembling PNTs, based on different coiled-coil sequences, with various oligomerization states. Here, two peptides of this toolkit were modified with a short peptide sequence, derived from silaffin proteins, to obtain additional functionality of these coiled-coil PNTs. Silaffins are a group of proteins, originally discovered in diatoms, which are known to possess the ability to precipitate silica from silicic acid under physiological conditions. Adding silaffin peptides to the solvent exposed surface of PNTs via selective sidechain modification should enable the deposition of silica around the PNTs, yielding silica covered nanotubes. Pentamer and hexamer forming coiled-coil peptides were synthesized, containing either one or two silaffin sidechain modifications. A successful assembly into nanotubes could only be observed in the case of the unmodified pentamer. Co-assembling modified and unmodified peptides resulted in a loss of the ability to form nanotubes. Silica precipitations, with silaffin modified coiled-coil peptides, yielded mostly spherical particles as observed for silaffin peptides alone. Silica covered nanotubes could only be obtained by adding silaffin modified pentamer to already assembled PNTs. Furthermore, to shed light on the assembly of the modified peptides, a pentamer modified with Cy5 instead of the silaffin was synthesized and incorporated into PNTs.

Schlagwörter in Englisch

peptide nanotubes / peptide synthesis / coiled coils / peptide modification / silica nanoparticles / biomimicry

Abstract in German

Eine Vielzahl an Peptiden ist bekannt, die die Fähigkeit besitzt sich spontan zu höher geordneten Strukturen, wie Nanoröhren, zusammenlagern. Peptid-Nanoröhren (PNTs) haben ein großes Interesse in der Biotechnologie geweckt, und haben Verwendung in verschiedensten Bereichen, einschließlich der Medikamentengabe oder dem Tissue Engineering, gefunden. Burgess et al. entwickelten ein Repertoire von selbst-assemblierenden PNTs, basierend auf Coiled-Coil Sequenzen, mit unterschiedlichen Oligomerisierungs-Zuständen. Um diese Coiled-Coil-PNTs weiter zu funktionalisieren, wurden zwei Peptide ausgewählt und mit einer kurzen Silaffin-Peptidsequenz modifiziert. Silaffine sind eine Gruppe von Proteinen, die ursprünglich in Kieselalgen entdeckt wurde und die Fähigkeit besitzen, Siliziumdioxid aus Kieselsäure unter physiologischen Bedingungen zu präzipitieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden selektiv kurze Silaffin-Sequenzen auf der Lösungsmittel-exponierten Oberfläche von Peptid-Nanoröhrchen angebracht. Dies sollte zur Präzipitation von Siliziumdioxid um die PNTs führen, wodurch Siliziumdioxid ummantelte Nanoröhrchen entstehen. Um den Effekt der eingeführten Modifikation auf die Nanoröhrchen zu untersuchen, wurden Pentamere und Hexamere aus dem Coiled-Coil-Toolkit synthetisiert, die entweder eine oder zwei Silaffin-Modifikationen an Aminosäureseitenketten enthielten. Eine erfolgreiche Assemblierung zu Nanoröhren konnte jedoch nur im Falle des unmodifizierten Pentamers beobachtet werden. Die Ko-Assemblierung von modifizierten und unmodifizierten Peptiden führte ebenfalls zu einem Verlust der Fähigkeit Nanoröhrchen zu bilden. Präzipitationen mit den modifizierten Coiled-Coil Peptiden resultierten hauptsächlich in sphärischen Partikeln, wie sie auch mit Silaffinen alleine beobachtet werden. Siliziumdioxid-Nanoröhren konnten jedoch erfolgreich erhalten werden, indem bereits assemblierte PNTs aus unmodifizierten Pentamer mit modifizierten Peptid kombiniert wurden. Um darüber hinaus die Assemblierung der modifizierten Peptide zu studieren, wurde eine Version des Pentamers mit Cy5 anstelle der Silaffin Modifikation synthetisiert.

Schlagwörter in Deutsch

Peptid Nanoröhren / Peptidsynthese / Coiled Coils / Peptid Modifikation / Silica Nanopartikel / Biomimikry

Item Type: Hochschulschrift (Masterarbeit)
Author: Riedl, Stefan
Title: Peptide nanotubes as templates for silica precipitation
Umfangsangabe: ii, 71 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw.
Universitätslehrgang (ULG):
Masterstudium Biologische Chemie
Publication year: 2017
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Becker, Christian
Assessor: Becker, Christian
Classification: 35 Chemie > 35.70 Biochemie: Allgemeines
AC Number: AC15148849
Item ID: 49409
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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