Investigation of P3HT PCBM particle-based solar cells

Die Herstellung von Polymer-Solarzellen aus wässriger Phase stellt eine attraktive Alternative zu der konventionellen lösemittelbasierten Formulierung dar. Die Vorteile der aus wässriger Lösung hergestellten Solarzellen liegen besonders in dem umweltschonenden Herstellungsprozess und in der Möglichkeit, druckbare optoelektronische Bauteile zu generieren. Die Prozessierbarkeit von hydrophoben Halbleitern im wässrigen Milieu wird durch die Dispergierung der Materialien, in Form von Nanopartikeln, erreicht. Der Transfer der Halbleiter in eine Dispersion erfolgt über die Lösemittelverdampfungsmethode. Die Idee der Verwendung von partikelbasierte Solarzellen wurde bereits umgesetzt, allerdings blieben eine genaue Charakterisierung der Partikel sowie ein umfassendes Verständnis des gesamten Fabrikationsvorgangs aus. Deshalb besteht das Ziel dieser Arbeit darin, einen detaillierten Einblick in den Herstellungsprozess von partikelbasierten Solarzellen zu erlangen, mögliche Schwächen aufzudecken, diese zu beseitigen, um so zukünftige Anwendungen zu verbessern. Zur Herstellung von Solarzellen aus wässrigen Dispersionen wurde Poly(3-hexylthiophen-2,5-diyl)/[6,6]-Phenyl-C61-Buttersäure-Methylester (P3HT/PCBM) als Donor/Akzeptor-System verwendet. Die Kernpunkte der Untersuchungen richteten sich zum einen die auf Partikelmorphologie und zum anderen auf die Generierung einer geeigneten Partikelschicht. Beide Parameter haben Auswirkungen auf die Solarzelleneffizienz. Die Morphologie wurde sowohl spektroskopisch über Photolumineszenz-Messungen, als auch visuell mittels Elektronenmikroskopie ermittelt. Auf diese Weise konnte die Partikelmorphologie vollständig aufgeklärt werden, wobei Parallelen zu der Struktur von lösemittelbasierten Solarzellen gefunden wurden. Zudem wurde eine Abhängigkeit der Morphologie von der Präparationstemperatur beobachtet, was eine einfache Steuerung der Partikelstruktur ermöglicht. Im Zuge der Partikelschichtausbildung wurden direkte sowie grenzflächenvermittelnde Beschichtungsmethoden herangezogen. Von diesen Techniken hatte sich aber nur die Rotationsbeschichtung als brauchbare Methode erwiesen, Partikel aus der Dispersion in einen homogenen Film zu überführen. Des Weiteren stand die Aufarbeitung der Partikelschicht durch Ethanol-Waschung und thermische Behandlung im Fokus dieser Arbeit. Beide Maßnahmen wirkten sich positiv auf die Effizienz der Solarzellen aus und trugen entscheidend zu einer Verbesserung der Zellen bei. Insgesamt liefern die gewonnen Erkenntnisse einen detaillierten Überblick über die Herausforderungen, welche bei dem Einsatz von wasserbasierten Dispersionen auftreten. Die Anforderungen partikelbasierter Solarzellen konnten offengelegt werden, dadurch gelang die Herstellung einer Solarzelle mit einer Effizienz von 0.53%. Dieses Ergebnis stellt jedoch noch nicht das Optimum dar und lässt noch Möglichkeiten für Verbesserungen offen.

Smart magnetic dispersions - from switchable release to well-defined hybrid nanofibers

The synthesis, characterization and application of aqueous dispersions of superparamagnetic/polymer hybrid nanoparticles and capsules is described. Implementation of the superparamagnetic moiety into the polymer matrix enables a response of the nanomaterials towards an external magnetic field. Application of the external field is used for two main purposes: i) As heat generator, when an alternating magnetic field is applied. ii) As structuring agent to self-assemble superparamagnetic nanoparticles in the external field.rnIn the first part, superparamagnetic nanoparticles were used as heat generators in order to achieve a magnetic field induced release of an active compound from nanocontainers. To achieve such a release in remote-controlled fashion, the encapsulation of superparamagnetic nanoparticles into polymer nanocapsules was combined with the integration of a thermolabile compound into the shell of the nanocontainers. The magnetic nanoparticles acted as generators for heat, which decomposed the thermolabile compound. Pores were created in the degrading shell and an active substance was released.rn Additionally, the self-assembly of polymer nanoparticles, which were labeled with a superparamagnetic moiety as structuring agent, could be demonstrated. A combination of a magnetic field induced self-assembly and a sintering of neighboring particles upon an increase in temperature above the glass transition temperature of the polymer was used to form stable architectures. Various structures with tunable periodicity could be obtained ranging from smooth linear nanofibers to zigzag fibers. Besides solely creating linear architectures, the frugal process additionally allowed the creation of arrangements in analogy to more complex polymer architectures: By the introduction of defined junction points, the generation of branched structures and networks was demonstrated. Additionally, by tailoring the interaction of differently sized particles, the preparation of nanoparticle arrangements in statistical or block copolymer fashion was shown. Moreover, a reversible linear assembly and linkage of the nanoparticles was demonstrated following a lock/unlock mechanism. Therefore, the particles were locked in their linear assembly by a stable iron(III) hydroxamato-complex and unlocked by addition of a reducing agent and formation of a less stable iron(II)-complex.Further, in various projects with collaboration partners, nanoparticles and nanocapsules were labeled with a superparamagnetic moiety for their use as contrast agents in magnetic resonance imaging or as magnetically separable dispersions.

Faltung, Assemblierung und Stabilisierung des Transmembranproteins Cytochrom b 6

In dieser Arbeit wurde der Beitrag der interhelikalen Loops zur Faltung, Assemblierung und Stabilität des kofaktortragenden Transmembranproteins Cytochrom b6 in vitro untersucht. Cytochrom b6 ist aus vier Transmembranhelices aufgebaut, die über drei Loops miteinander verbunden sind. Die beiden nicht-kovalent gebundenen Kofaktoren werden spontan in der Häm-Bindespalte zwischen den zwei Cytochrom b6-Hälften gebunden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verlängerung oder Eliminierung des Loops, der die beiden Hälften verbindet, nicht die Faltung und Assemblierung des Proteins beeinflusst. Der Loop ist für eine räumliche Positionierung und Orientierung der Hälften während der Assemblierung nicht essentiell. Weiterhin scheint keiner der drei interhelikalen Loops für die Bindung der Kofaktoren notwendig zu sein. Die Cytochrom b6-Hälfte, bestehend aus den Helices A und B, besitzt eine Konformation, die stabil genug ist um Häm alleine zu binden. Ebenso zeigt Helix B alleine eine α-helikale Struktur und bindet ebenfalls Häm. In vivo wurden bislang keine Faktoren beschrieben, die an der Assemblierung beteiligt sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurden strukturelle Merkmale des Häms identifiziert, welche die Spezifität der Häm-Bindung, wenigstens in vitro, ausmachen. Von großer Bedeutung ist dabei das zentrale Eisen-Ion, dessen Eliminierung oder Austausch die Häm-Bindung verhindert. Die Substituenten des Porphyrinrings scheinen hingegen für die Stabilität der Bindung notwendig zu sein.

Stabilizing molecular self-assemblies via on-surface reactions

Für die Realisierung zukünftiger Technologien, wie z.B. molekulare Elektronik, werden Strategien benötigt, um funktionale Strukturen direkt auf Oberflächen zu erzeugen. Für die Bewältigung dieser Aufgabe ist die molekulare Selbstanordnung ein äußerst vielversprechender Bottom-up-Ansatz. Hierbei ist eine der größten Herausforderungen das Zusammenspiel aus intramolekularer Wechselwirkung und der Wechselwirkung zwischen Substrat und Molekülen in ein Gleichgewicht zu bringen. Da jedoch die wirkenden Kräfte der molekularen Selbstanordnung ausschließlich reversibler Natur sind, ist eine langfristige Stabilität fragwürdig. Somit ist die kovalente Verknüpfung der gebildeten Strukturen durch Reaktionen direkt auf der Oberfläche unerlässlich, um die Stabilität der Strukturen weiter zu erhöhen. Hierzu stellt die vorliegende Arbeit eine ausführliche Studie zu molekularer Selbstanordnung und der zielgerichteten Modifikation ebensolcher Strukturen dar. Durch den Einsatz von hochauflösender Rasterkraftmikroskopie im Ultrahochvakuum, welche es erlaubt einzelne Moleküle auf Nichtleitern abzubilden, wurde der maßgebliche Einfluss von Ankerfunktionalitäten auf den Prozess der molekularen Selbstanordnung gezeigt. Des Weiteren konnte die Stabilität der selbst angeordneten Strukturen durch neue Oberflächenreaktionskonzepte entschieden verbessert werden. Der Einfluss von Ankerfunktionen, die elektrostatische Wechselwirkung zwischen Molekül und Substrat vermitteln, auf den Strukturbildungsprozess der molekularen Selbstanordnung wird eingehend durch den Vergleich eines aromatischen Moleküls und seines vierfach chlorierten Derivates gezeigt. Für diese beiden Moleküle wurde ein deutlich unterschiedliches Verhalten der Selbstanordnung beobachtet. Es wird gezeigt, dass die Fähigkeit zur Bildung selbst angeordneter, stabiler Inseln entscheidend durch die Substituenten und die Abmessungen des Moleküls beeinflusst wird. Auch wird in dieser Arbeit die erste photochemische Reaktion organischer Moleküle auf einem Isolator gezeigt. Qualitative und quantitative Ergebnisse liefern ein detailliertes Bild darüber, wie die Abmessungen des Substratgitters die Richtung der Reaktion gezielt beeinflussen. Des Weiteren wird ein allgemeines Konzept zur selektiven Stabilisierung selbstangeordneter Molekülstrukturen durch den kontrollierten Transfer von Elektronen präsentiert. Durch die gezielte Steuerung der Menge an Dotierungsatomen wird die Desorptionstemperatur der molekularen Inseln signifikant erhöht und das Desorptionsverhalten der Inseln entschieden verändert. Diese Arbeit präsentiert somit erfolgreich durchgeführte Strategien um den Prozess der molekularen Selbstanordnung zu steuern, sowie entscheidende Mechanismen um die Stabilisierung und Modifizierung von selbst angeordneten Strukturen zu gewährleisten.

Analysen zur molekularen Charakterisierung von Proteinen des humanen Usher-Syndroms und Evaluation genbasierter Therapiestrategien

Analysen zur molekularen Charakterisierung von Proteinen des humanen Usher-Syndroms und Evaluation genbasierter Therapiestrategien rnDas humane Usher Syndrom (USH) ist die häufigste Form vererbter Taub-Blindheit. In der vorliegenden Dissertation wurde diese komplexe Erkrankung auf verschiedenen Ebenen analysiert: in Arbeiten zur Expression und Lokalisation von USH-Proteinen, der Analyse der USH-Proteinnetzwerke und deren Funktionen sowie darauf aufbauend die Entwicklung von Therapiestrategien für USH.rnIm Rahmen der Arbeit wurde die Expression und (sub)-zelluläre Lokalisation des USH1D-Genproduktes CDH23 in der Retina und Cochlea analysiert. CDH23-Isoformen werden in der Maus zeitlich und räumlich differentiell exprimiert. In den Retinae von Mäusen, nicht humanen Primaten und Menschen zeigten Analysen eine unterschiedliche Expression und Lokalisation des Zell-Zelladhäsionsmoleküls CDH23, was auf Funktions-unterschiede der einzelnen Isoformen in den analysierten Spezies hindeutet.rnAnalysen zur Aufklärung der USH-Proteinnetzwerke ergaben eine potentielle Interaktion des USH1G-Gerüstproteins SANS mit dem Golgi- und Centrosom-assoziierten Protein Myomegalin. Die direkte Interaktion der Proteine konnte durch unabhängige Experimente verifiziert werden. Beide Interaktionspartner sind in den Retinae verschiedener Spezies partiell ko-lokalisiert und partizipieren im periciliären USH-Proteinnetzwerk. Die Assoziation von SANS und Myomegalin mit dem Mikrotubuli-Cytoskelett weist auf eine Funktion des Proteinkomplexes in gerichteten Transportprozessen innerhalb der Photorezeptoren hin und bekräftigt die Hypothese einer Rolle von SANS und assoziierten Netzwerken mit Transportprozessen.rnDas hier gewonnene erweiterte Verständnis der molekularen Grundlagen sowie die Aufklärung der zellulären Funktion der Proteinnetzwerke ermöglichen die Entwicklung therapeutischer Strategien für USH. Ein Fokus der vorliegenden Arbeit lag auf der Entwicklung genbasierter Therapiestrategien und deren Evaluation, wobei der Schwerpunkt auf der Therapiestrategie der Genreparatur lag. Die mit Hilfe von Zinkfinger-Nukleasen (ZFN) induzierte Homologe Rekombination für die Genkorrektur wurde exemplarisch an der 91C>T/p.R31X-Mutation im USH1C-Gen gezeigt. Effiziente ZFN wurden identifiziert, generiert und erfolgreich im Zellkulturmodellsystem eingesetzt. Die Analysen demonstrierten eine Reparatur der Mutation durch Homologe Rekombination auf genomischer Ebene und die Expression des wiederhergestellten Proteins. Durch die Genkorrektur im endogenen Lokus sind Größe des Gens, Isoformen oder die Art der Mutation keine limitierenden Faktoren für die Therapie. Die in der vorliegenden Arbeit durchgeführten Experimente unterstreichen das enorme Potential ZFN-basierter Therapiestrategien hin zu personalisierten Therapieformen nicht nur für USH sondern auch für andere erbliche Erkrankungen, deren genetische Grundlagen bekannt sind.rn

The promiscuous role of the epsilon subunit in GABA(A) receptor biogenesis

The formation of alpha1beta2gamma2epsilon receptors suggests that the epsilon subunit does not displace the single gamma2 subunit in alpha1beta2gamma2 receptors. Thus, epsilon must replace alpha and/or beta subunit(s) if the pentameric receptor structure is to be preserved. To assess the potential for which subunit is replaced in alphabetaepsilon and alphabetagammaepsilon receptors we analyzed the assembly and functional expression of the epsilon subunit with respect to alpha1, beta2 and gamma2 subunits. Using concatenated subunits, we have determined that epsilon is capable of substituting for either (but not both) of the alpha subunits, one of the beta subunits, and possibly the gamma2 subunit. However, the most likely sites at which the epsilon subunit may contribute to receptor function appears to be at position 1 (replaces alpha1) in alphabetagammaepsilon (varepsilon-beta2-alpha1-beta2-gamma2) receptors, or at position 4 (replaces beta2) in alphabetaepsilon (alpha1-beta2-alpha1-varepsilon-beta2) receptors. In both cases, it appears that only a single GABA binding site is present.

Aurora kinases as anticancer drug targets

The human aurora family of serine-threonine kinases comprises three members, which act in concert with many other proteins to control chromosome assembly and segregation during mitosis. Aurora dysfunction can cause aneuploidy, mitotic arrest, and cell death. Aurora kinases are strongly expressed in a broad range of cancer types. Aurora A expression in tumors is often associated with gene amplification, genetic instability, poor histologic differentiation, and poor prognosis. Aurora B is frequently expressed at high levels in a variety of tumors, often coincidently with aurora A, and expression level has also been associated with increased genetic instability and clinical outcome. Further, aurora kinase gene polymorphisms are associated with increased risk or early onset of cancer. The expression of aurora C in cancer is less well studied. In recent years, several small-molecule aurora kinase inhibitors have been developed that exhibit preclinical activity against a wide range of solid tumors. Preliminary clinical data from phase I trials have largely been consistent with cytostatic effects, with disease stabilization as the best response achieved in solid tumors. Objective responses have been noted in leukemia patients, although this might conceivably be due to inhibition of the Abl kinase. Current challenges include the optimization of drug administration, the identification of potential biomarkers of tumor sensitivity, and combination studies with cytotoxic drugs. Here, we summarize the most recent preclinical and clinical data and discuss new directions in the development of aurora kinase inhibitors as antineoplastic agents.

Microsomal triglyceride transfer protein polymorphism (-493G/T) is associated with hepatic steatosis in patients with chronic hepatitis C

BACKGROUND: Hepatic steatosis may promote progression of chronic hepatitis C (CHC). Microsomal triglyceride transfer protein (MTP) is required for assembly and secretion of ApoB lipoprotein and is implicated in hepatitis C virus (HCV)-related steatosis. The MTP -493G/T polymorphism may promote liver fat accumulation, but its role in HCV-related steatosis is still unclear. METHODS: Two hundred ninety-eight CHC patients were studied and genotyped for MTP -493G/T variants. Hepatic MTP mRNA expression and activity were determined in a subgroup. RESULTS: Patients with grades 2/3 steatosis were older, had a higher body mass index (BMI), more advanced fibrosis and lower MTP mRNA expression and carried more often HCV genotype 3 and the MTP T allele. Age, BMI, HCV-3 and MTP T allele [odds ratio (OR) 2.05; 95% confidence interval (CI) 1.2-3.53; P=0.009] were independent risk factors for steatosis grades 2/3, and in HCV genotype non-3 patients, the MTP T allele was the strongest predictor for steatosis grade 2/3 (OR 2.17; 95% CI 1.22-3.86; P=0.008). Moreover, TT carriers had higher high-density lipoprotein (65.6+/-14.6 vs 56.1+/-16.2 mg/dl; P=0.003) and apolipoprotein AI (1.80+/-0.3 vs 1.60+/-0.3 g/L; P=0.005) levels than G allele carriers. CONCLUSIONS: Chronic hepatitis C patients with the MTP -493T allele reveal higher grades of steatosis, indicating a relevant contribution to liver fat accumulation, particularly in HCV non-3 patients.

Cell shape-dependent early responses of fibroblasts to cyclic strain

Randomly spread fibroblasts on fibronectin-coated elastomeric membranes respond to cyclic strain by a varying degree of focal adhesion assembly and actin reorganization. We speculated that the individual shape of the cells, which is linked to cytoskeletal structure and pre-stress, might tune these integrin-dependent mechanotransduction events. To this aim, fibronectin circles, squares and rectangles of identical surface area (2000μm(2)) were micro-contact printed onto elastomeric substrates. Fibroblasts plated on these patterns occupied the corresponding shapes. Cyclic 10% equibiaxial strain was applied to patterned cells for 30min, and changes in cytoskeleton and cell-matrix adhesions were quantified after fluorescence staining. After strain, megakaryocytic leukemia-1 protein translocated to the nucleus in most cells, indicating efficient RhoA activation independently of cell shape. However, circular and square cells (with radial symmetry) showed a significantly greater increase in the number of actin stress fibers and vinculin-positive focal adhesions after cyclic strain than rectangular (bipolar) cells of identical size. Conversely, cyclic strain induced larger changes in pY397-FAK positive focal complexes and zyxin relocation from focal adhesions to stress fibers in bipolar compared to symmetric cells. Thus, radially symmetric cells responded to cyclic strain with a larger increase in assembly, whereas bipolar cells reacted with more pronounced reorganization of actin stress fibers and matrix contacts. We conclude that integrin-mediated responses to external mechanical strain are differentially modulated in cells that have the same spreading area but different geometries, and do not only depend on mere cell size.

Aldosterone-induced Sgk1 relieves Dot1a-Af9-mediated transcriptional repression of epithelial Na+ channel alpha.

Aldosterone plays a major role in the regulation of salt balance and the pathophysiology of cardiovascular and renal diseases. Many aldosterone-regulated genes--including that encoding the epithelial Na+ channel (ENaC), a key arbiter of Na+ transport in the kidney and other epithelia--have been identified, but the mechanisms by which the hormone modifies chromatin structure and thus transcription remain unknown. We previously described the basal repression of ENaCalpha by a complex containing the histone H3 Lys79 methyltransferase disruptor of telomeric silencing alternative splice variant a (Dot1a) and the putative transcription factor ALL1-fused gene from chromosome 9 (Af9) as well as the release of this repression by aldosterone treatment. Here we provide evidence from renal collecting duct cells and serum- and glucocorticoid-induced kinase-1 (Sgk1) WT and knockout mice that Sgk1 phosphorylated Af9, thereby impairing the Dot1a-Af9 interaction and leading to targeted histone H3 Lys79 hypomethylation at the ENaCalpha promoter and derepression of ENaCalpha transcription. Thus, Af9 is a physiologic target of Sgk1, and Sgk1 negatively regulates the Dot1a-Af9 repressor complex that controls transcription of ENaCalpha and likely other aldosterone-induced genes.

CONFORMATIONAL CHANGES IN THE EXTRACELLULAR DOMAIN OF GLUTAMATE RECEPTORS

The family of membrane protein called glutamate receptors play an important role in the central nervous system in mediating signaling between neurons. Glutamate receptors are involved in the elaborate game that nerve cells play with each other in order to control movement, memory, and learning. Neurons achieve this communication by rapidly converting electrical signals into chemical signals and then converting them back into electrical signals. To propagate an electrical impulse, neurons in the brain launch bursts of neurotransmitter molecules like glutamate at the junction between neurons, called the synapse. Glutamate receptors are found lodged in the membranes of the post-synaptic neuron. They receive the burst of neurotransmitters and respond by fielding the neurotransmitters and opening ion channels. Glutamate receptors have been implicated in a number of neuropathologies like ischemia, stroke and amyotrophic lateral sclerosis. Specifically, the NMDA subtype of glutamate receptors has been linked to the onset of Alzheimer’s disease and the subsequent degeneration of neuronal cells. While crystal structures of AMPA and kainate subtypes of glutamate receptors have provided valuable information regarding the assembly and mechanism of activation; little is known about the NMDA receptors. Even the basic question of receptor assembly still remains unanswered. Therefore, to gain a clear understanding of how the receptors are assembled and how agonist binding gets translated to channel opening, I have used a technique called Luminescence Resonance Energy Transfer (LRET). LRET offers the unique advantage of tracking large scale conformational changes associated with receptor activation and desensitization. In this dissertation, LRET, in combination with biochemical and electrophysiological studies, were performed on the NMDA receptors to draw a correlation between structure and function. NMDA receptor subtypes GluN1 and GluN2A were modified such that fluorophores could be introduced at specific sites to determine their pattern of assembly. The results indicated that the GluN1 subunits assembled across each other in a diagonal manner to form a functional receptor. Once the subunit arrangement was established, this was used as a model to further examine the mechanism of activation in this subtype of glutamate receptor. Using LRET, the correlation between cleft closure and activation was tested for both the GluN1 and GluN2A subunit of the NMDA receptor in response to agonists of varying efficacies. These investigations revealed that cleft closure plays a major role in the mechanism of activation in the NMDA receptor, similar to the AMPA and kainate subtypes. Therefore, suggesting that the mechanism of activation is conserved across the different subtypes of glutamate receptors.

Does Land-Use Intensification Decrease Plant Phylogenetic Diversity in Local Grasslands?

Phylogenetic diversity (PD) has been successfully used as a complement to classical measures of biological diversity such as species richness or functional diversity. By considering the phylogenetic history of species, PD broadly summarizes the trait space within a community. This covers amongst others complex physiological or biochemical traits that are often not considered in estimates of functional diversity, but may be important for the understanding of community assembly and the relationship between diversity and ecosystem functions. In this study we analyzed the relationship between PD of plant communities and land-use intensification in 150 local grassland plots in three regions in Germany. Specifically we asked whether PD decreases with land-use intensification and if so, whether the relationship is robust across different regions. Overall, we found that species richness decreased along land-use gradients the results however differed for common and rare species assemblages. PD only weakly decreased with increasing land-use intensity. The strength of the relationship thereby varied among regions and PD metrics used. From our results we suggest that there is no general relationship between PD and land-use intensification probably due to lack of phylogenetic conservatism in land- use sensitive traits. Nevertheless, we suggest that depending on specific regional idiosyncrasies the consideration of PD as a complement to other measures of diversity can be useful.

Peptide-based interactions with calnexin target misassembled membrane proteins into endoplasmic reticulum-derived multilamellar bodies.

Oligomeric assembly of neurotransmitter transporters is a prerequisite for their export from the endoplasmic reticulum (ER) and their subsequent delivery to the neuronal synapse. We previously identified mutations, e.g., in the gamma-aminobutyric acid (GABA) transporter-1 (GAT1), which disrupted assembly and caused retention of the transporter in the ER. Using one representative mutant, GAT1-E101D, we showed here that ER retention was due to association of the transporter with the ER chaperone calnexin: interaction with calnexin led to accumulation of GAT1 in concentric bodies corresponding to previously described multilamellar ER-derived structures. The transmembrane domain of calnexin was necessary and sufficient to direct the protein into these concentric bodies. Both yellow fluorescent protein-tagged versions of wild-type GAT1 and of the GAT1-E101D mutant remained in disperse (i.e., non-aggregated) form in these concentric bodies, because fluorescence recovered rapidly (t(1/2) approximately 500 ms) upon photobleaching. Fluorescence energy resonance transfer microscopy was employed to visualize a tight interaction of GAT1-E101D with calnexin. Recognition by calnexin occurred largely in a glycan-independent manner and, at least in part, at the level of the transmembrane domain. Our findings are consistent with a model in which the transmembrane segment of calnexin participates in chaperoning the inter- and intramolecular arrangement of hydrophobic segment in oligomeric proteins.

What can a unicellular parasite tell us about mitochondrial biogenesis?

In the unicellular parasite Trypanosoma brucei, as in other eukaryotes, more than 95% of all mitochondrial proteins are imported from the cytosol. The recently characterized multisubunit ATOM complex, the functional analogue of the TOM complex of yeast, mediates import of essentially all proteins across the outer mitochondrial membrane in T. brucei. Moreover, an additional protein termed pATOM36, which is loosely associated with the ATOM complex, has been implicated in the import of only a subset of mitochondrial proteins. Here we have investigated more precisely which role pATOM36 plays in mitochondrial protein import. RNAi mediated ablation of pATOM36 specifically depletes a subset of outer mitochondrial membrane proteins including ATOM complex subunits and as a consequence results in the collapse of the ATOM complex as shown by Blue native PAGE. In addition, a SILAC-based global proteomic analysis of uninduced and induced pATOM36 RNAi cells together with in vitro import experiments suggest that pATOM36 might be a novel protein import factor acting on a subset of alpha-helically anchored mitochondrial outer membrane proteins. Identification of pATOM36 interaction partners by co-immunoprecipitation together with immunofluorescence analysis shows that unexpectedly a fraction of the protein is associated with the tripartite attachment complex (TAC). This complex is essential for proper inheritance of the mitochondrial DNA in T. brucei. It forms a physical connection between the single unit mitochondrial DNA and the basal body of the flagellum that is stable throughout the cell cycle. Thus, pATOM36 simultaneously mediates ATOM assembly, and thus protein import, as well as mitochondrial DNA inheritance since it is an essential component of the TAC.