LipidProteinInteraktionen

LipidProteinInteraktionen bezeichnen die wechselseitigen Bindungen zwischen Membranlipiden und Proteinen. Sie bestimmen die Lokalisierung, Aktivierung und Stabilität von Membranproteinen und tragen zur Organisation der Membran bei. Es gibt verschiedene Arten von Interaktionen: elektrostatische Anziehung zwischen positiv geladenen Proteinstellen und negativ geladenen Lipiden wie Phosphoinositiden oder Phosphatidylserin; hydrophobe oder amphipathische Eindringung durch Membranproteindomänen, die sich in die Lipiddoppelschicht einlagern; sowie kovalente Lipidmodifikationen am Protein, etwa Myristoyl-, Farnesyl- oder Palmitoylgruppen, die Proteine an der Membran verankern. Darüber hinaus spielen spezifische Domänen eine zentrale Rolle, die Lipide erkennen und binden.

Die Interaktionen dienen der Zielortung von Proteinen an bestimmte Membranbereiche, der Regulation von Aktivierungsmustern und der Beibehaltung von Proteinwechselwirkungen in der Membran. Beispiele umfassen PH-Domänen, die Phosphoinositide wie PIP2 und PIP3 binden, C2- oder ENTH-Domänen, die Ca2+-abhängige Bindungen vermitteln, sowie Amphipathen, die membranassoziierte Signalkaskaden beeinflussen. Ras- und andere GTPasen nutzen Lipidmodifikationen (z. B. Farnesylierung und Palmitoylierung) zur Membranzusammenführung, während Annexine Ca2+-abhängig an Phosphatidylserin binden und an Membrankurvature beteiligt sein können.

Die Erforschung erfolgt durch rekonstituierte Systeme (Liposome, Nanodiscs, unterstützte Lipiddoppelschicht) und biophysikalische Methoden wie Oberflächenplasmadinomentransfer, Kalorimetrie, NMR, Röntgen- oder Kryo-Elektronendichte. Lipid-Protein-Interaktionen beeinflussen Membranfluidität, Membrankurvature, Proteindiffusion und Signalkaskaden. Störungen dieser Interaktionen spielen eine Rolle bei Krebs, neurodegenerativen Erkrankungen und Stoffwechselstörungen, wodurch Lipidzusammensetzung und Lipidmodifikationen potenzielle therapeutische Ziele darstellen.