High field spin label ESR spectroscopy on biological lipid and membrane systems

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Die 94 GHz-Elektronenspinresonanz-Spektroskopie soll für einen großen Bereich unterschiedlicher Spin-Label-Experimente mit biologischen Membranen eingesetzt werden. Solche Untersuchungen sollten für Spin-Label-ESR-Messungen an biologischen Systemen im allgemeinen repräsentativ sein. Ein sehr ergiebiges Modell dafür sind Membrane, weil sie anisotropisch sind und sich die charakteristischen Zeitmaßstäbe von Membran-Lipid- und Proteinbewegungen an diejenigen anpassen, auf die Nitroxyd-Spin-Label-ESR optimal anspricht. 94 GHz-ESR wird diesen Empfindlichkeitsbereich erweitern. Weitere wichtige Vorteile des 94 GHz-ESR sind: die größere spektrale Auflösung bei häufig in Membranuntersuchungen vorkommenden Zweikomponenten-Spin-Label-ESR-Spektren, die Empfindlichkeit gegen nicht axiale Bewegungen sowie die Auswirkung auf Relaxationszeiten und dadurch auf die Empfindlichkeit gegen Austauschprozesse und strukturelle T1-Relaxationsverstärkungen. Im Rahmen des beantragten Projektes konzentrieren wir uns darauf, die Lateralordnung von Lipiden durch Cholesterol, die wir durch 94 GHz-Messungen und durch Spektralsimulationen gefunden haben, zur Untersuchung der fluide-fluide Phasenseparation, des Phasendiagramms von Cholesterol-Lipid-Mischungen und anderer damit zusammmenhängenden Themen zu nutzen. Diese biophysikalischen Untersuchungen sind für die Sphingolipid-Raft-Hypothese in der Zellbiologie von großer Relevanz. Weiterhin ist es geplant, mit 94 GHz-Messungen Lipid-Protein-Wechselwirkungen zu untersuchen.