Die Isomerisierungsdynamik der Konformere flexibler Biomoleküle und die Struktur und Dynamik ihrer mikrosolvatisierten Cluster

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Das vorliegende Forschungsvorhaben hat die systematische Bottom-Up-Untersuchung intra- und intermolekularer Wechselwirkungen, die die Konformationsstruktur und –dynamik biologisch relevanter Moleküle bestimmen zum Gegenstand. Der Bottom-Up-Aspekt der Untersuchungen besteht darin, durch die Kombination größen- und konformationsselektiver laserspektroskopischer Methoden mit Methoden zur Erzeugung kalter, isolierter Moleküle in Molekülstrahlen die Art und Stärke intra- und intermolekularer Wechselwirkungen separat zu bestimmen. Ein zentrales Anliegen des Forschungsvorhabens ist es, durch die Kombination und Weiterentwicklung von Laserdesorptionsmethoden und von auf nichtlinearer Raman-Spektroskopie basierten Doppel- und Tripelresonanz-Methoden die Konformationsstruktur und Isomerisierungsdynamik bisher wenig untersuchter Bausteine bioaktiver Verbindungen und ihrer mikrosolvatisierten Cluster zu untersuchen. Insbesondere sollen die Potentialbarrieren der Isomerisierung und die Isomerisierungswege zwischen Konformerpaaren, relative Konformerstabilitäten und –häufigkeiten und konformations- und zustandsspezifische Isomerisierungsquantenausbeuten bestimmt werden. Die begleitenden theoretischen Anstrengungen zielen langfristig auf die Verbesserung herkömmlicher Punktlandungskraftfelder bzw. der Entwicklung neuartiger Multipol-Kraftfelder. Die Verbesserung von Kraftfeldern ist von beträchtlicher Bedeutung u.a. in vielen Fragestellungen der Biochemie, der medizinischen Chemie und der Molekularbiologie, z.B. bei der Wirkstoffentwicklung, dem Verständnis von Enzym-Substrat-Wechselwirkungen, der Bestimmung von quantitativen Struktur-Wirkungs-Beziehungen oder der Simulation der Faltungsdynamik von Peptiden.