Structure and Dynamics of Radicals and Radical Pairs in Protein Complexes by 95-GHz and 360-GHz High-field EPR/ENDOR

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Zur Aufklärung des Zusammenhangs von Struktur, Dynamik und Funktion biologisch wichtiger Proteinkomplexe, z.B. lichtgetriebener Elektronen- und Protonentransfer-Proteine, hat sich die HochfeldEPR/ENDOR-Spektroskopie als Ergänzung zu Röntgen- und LaserUntersuchungsmethoden hervorragend bewährt. Räumliche und elektronische Strukturen sowie die Konformationsdynamik funktioneller Proteinfragmente lassen sich durch spektrale und zeitliche Auflösung der Anisotropie von Zeeman- und Hyperfeinwechselwirkungen bei hohen Magnetfeldern (bis zu 14 T) und Frequenzen (bis zu 360 GHz) erzielen. Die geplanten Aktivitäten konzentrieren sich auf: 1) Weiterentwicklungen der 95-GHz- und 360-GHz-EPR/ENDOR-Spektrometer für zeitaufgelöste Untersuchungen an Proteinen und deren Konformationsfluktuationen; 2) Anwendungen auf ein- und zweifach ortsspezifisch NO.-spinmarkierte Proteine mit dem Ziel, die Polarität der Spinlabel-Umgebung in kanalbildenden Domänen zu bestimmen. Mit der biologischen Funktion einhergehende Konformationsänderungen sollen am Beispiel selektiv spinmarkierter Mutanten der lichtgetriebenen Protonenpumpe Bakteriorrhodopsin und des kanalbildenden Toxins Colicin A studiert werden, um aktuelle Struktur- und Faltungsmodelle zu überprüfen. Die Proteinproben sollen in flüssigen und gefrorenen Lösungen spektroskopiert werden.