Structural Characterisation of Metal-Ion Corrdination in Proteins by EPR, pulsed EPR- and ENDOR Spectroscopy at High Magnetic Fields

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Die CW-EPR-Spektroskopie im W-Band (94 GHz) verbunden mit hochauflösenden Puls-EPR- und ENDOR-Methoden ermöglichen, verglichen mit X- und Q-Band (9.5 bzw. 34 GHz), die strukturelle Charakterisierung von Systemen mit großen Feinstrukturtermen, die Separation überlagerter paramagnetischer Zentren aufgrund ihrer gFaktor-Differenzen sowie die Verfeinerung der Orientierungsselektion bei ESEEM- und ENDOR-Messungen an "Pulver-Typ" Proben. Zudem werden nur geringe Probenmengen benötigt, was Messungen an kleinen Einkristallen erlaubt. Mit diesen neuen Möglichkeiten werden die strukturellen Aspekte der Metallion-Koordinierung und des Zusammenspiels freier Radikal-Kofaktoren mit Metallionen in ausgewählten Metalloproteinen untersucht, die bei niedrigeren Feldern für diese Fragestellungen unzugänglich waren. Dies betrifft einmal strukturelle Änderungen (Feinstruktur-Term) am Metallion bei Enzym-Substrat/-Inhibitor-Wechselwirkung im Mangan-Enzym Xylose Isomerase. Zudem wird die spektrale Separation von überlappenden Eisen-Schwefel-Clustern, Radikal-Kofaktoren und Molybdän-Zentren in Molybdän-haltigen Hydroxylasen (z.B. Chinolin-Oxidoreductase) zu ihrer detaillierten Charakterisierung (Puls-ESR-ENDOR) ausgenutzt. Außerdem wird die NO-Bindungsgeometrie in Hämproteinen untersucht im Hinblick auf Regulationsmechanismen und Quartärstruktur-Übergänge.