Entwicklung einer spektrometergesteuerten Druckapparatur zur Hochdruck-NMR-Spektroskopie für die Untersuchung von konformationellen Intermediaten

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Die Hochdruck-NMR-Spektroskopie an Proteinen hat sich in den letzten Jahren zu einer neuartigen Methode entwickelt, mit der sich strukturelle Intermediate (angeregte Zustände) von Proteinen, Aggregationsereignisse und Faltungsprozesse in atomarer Auflösung untersuchen lassen. Im Vergleich zu anderen spektroskopischen Methoden wie Infrarotspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie und Kalorimetrie bietet die NMR den Vorteil, lokale Strukturänderungen entlang der Polypeptidhauptkette für jede einzelne Aminosäure charakterisieren zu können. Experimentell ist die Hochdruck- NMR-Spektroskopie noch weit davon entfernt, eine Routinemethoden zu sein. Kommerzielle Systeme sind nicht verfügbar. Daher sollen in diesem Antrag neue Materialen getestet und korrespondierende Aufbauten entwickelt werden, um die Zuverlässigkeit des schon bei uns entwickelten Systems zu verbessern und den mit Saphirzellen zugängigen Druckbereich von 200 MPa zu erhöhen. Um den experimentellen Parameterraum zu vergrößern, soll außerdem eine spektrometergesteuerte NMR-Drucksprungapparatur entwickelt werden, die die Durchführung n-dimensionaler Kernresonanzexperimente erlaubt. Da eine solche Apparatur bisher noch nie gebaut wurde, wird hier gleichzeitig wissenschaftliches Neuland beschritten, das in diesem Projekt exploriert werden soll. Prinzipiell lassen sich aber zusätzlich zu den schon bekannten Druckeffekten druckinduzierte zeitabhängige Prozesse im Detail untersuchen. Im Vordergrund der Untersuchungen wird die Dynamik der druckinduzierten lokalen Entfaltung von Rasbindedomänen stehen. Darüberhinaus sollen die neu entwickelten Methoden zur Untersuchung von Proteinaggregationsprozessen eingesetzt werden, wie sie für die Bildung von Amyloid bei Prionenkrankheiten zu finden sind.