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Struktur und Dynamik von Enzymen mittels Site-Directed-Spin-Labeling

Die Projekte, die unter dieser Überschrift zusammengefasst sind, beschäftigen sich mit der Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung der Struktur und Dynamik von Enzymen, die an Oberflächen adsorbiert sind. Zur Zeit betreibt die Gruppe Projekte, die dieses Ziel aus drei Richtungen angehen. Eines der Projekte entwickelt im Rahmen des Exzellenzclusters UNICAT Site-directed Spin-Labeling von Enzymen – hier im speziellen der Sulfitoxidase –, die eine Vielzahl natürlicher Cysteine in der Aminosäurensequenz enthalten, und daher für das konventionelle Spin-Labeling mittels selektiver Kopplung an Cysteine nicht geeignet sind. Innerhalb dieses Projekts wird versucht über den Einbau nicht native Aminosäuren in die Aminosäurensequenz solche Systeme der ortsspezifischen Markierung mit Spinsonden zugänglich zu machen.

Ein zweites Projekt beschäftigt sich mit der detaillierten Analyse der Dynamik der üblicherweise verwendeten MTSSL Spinsonde. Hierzu werden Proteineinkristalle vermessen mit dem Ziel, die Linienform der cw-ESR Spektren, die häufig zur Charakterisierung der Dynamik des Systems herangezogen werden, genauer zu verstehen. Im Speziellen werden die Modelle, die zur Beschreibung der cw-Linienform benutzt werden, daraufhin untersucht, ob diese in der Lage sind, die Details der EPR Linienform zu beschreiben. Dies wird dadurch möglich, dass für Einkristalle nur einige wenige wohl bekannte Orientierungen der Moleküle vorhanden sind, was die spektrale Auflösung und damit die Sensitivität für die Parameter der Modelle deutlich erhöht.

Das dritte Projekt zielt auf die Entwicklung von Systemen ab, die es erlauben, integrale Membranproteine auf planaren Oberflächen mittels EPR Spektroskopie zu untersuchen. Ziel dieses Projektes ist es, strukturelle Änderungen adsorbierter Membranproteine zu charakterisieren und zu untersuchen, inwieweit solche Änderungen durch äußere Parameter – wie das elektrostatische Potential vor der Oberfläche – kontrolliert werden können. Dieses Projekt enthält Aspekte der Oberflächenchemie, des Resonatordesigns aber auch der Mikrobiologie, um die ortsspezifisch mutierten Proteine für die Untersuchungen herzustellen.