Rekonstitution von Flavoproteinen auf Goldelektroden

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Ziel dieses Vorhabens ist die Rekonstitution von Flavoproteinen auf Goldelektroden. Hieraus können sich wichtige Grundlagen für die Entwicklung von Enzymelektroden und Biosensoren oder auch für photovoltaische Anwendungen ergeben. Flavoproteine sind Elektronenüberträger in fundamentalen biochemischen Prozessen wie z. B. der Photosynthese oder der Atmungskette. Außerdem sind viele Flavoproteine in der Natur an komplexen Signalübertragungsmechanismen beteiligt. Als Blaulichtphotorezeptoren steuern Flavoproteine biologische Uhren oder die Ausrichtung des Pflanzenwachstums zum Licht. Photolyasen katalysieren die lichtinduzierte Reparatur schadhafter DNA. Redoxaktive Proteine bestehen aus einer elektrochemisch nahezu inaktiven Proteinstruktur, dem Apoprotein, in das redoxaktive Cofaktoren eingebunden sind. Zunächst sollen artifizielle Flavinderivate synthetisiert werden, die den natürlichen Cofaktoren strukturell ähnlich sind und eine Anbindung an funktionalisierte Elektrodenoberflächen über Amidbindungen erlauben. Der Elektronentransfer zwischen Elektrode und Cofaktor soll unter Verwendung molekularer Drähte optimiert werden. Anschließend erfolgt die Rekonstitution des Holoproteins durch Zugabe von Apoprotein zum immobilisierten Cofaktor. Die an Flavoproteinen gewonnenen Erkenntnisse könnten bei der Rekonstitution von anderen redoxaktiven Proteinen nützlich sein. Bei den wichtigsten experimentellen Methoden handelt es sich neben der organischen Synthese um Elektrochemie (Cyclovoltammetrie, Square Wave Voltammetrie, Impedanzspektroskopie) und um mikroskopische Arbeitstechniken.