Nichtlineare Femtosekunden-Infrarot-Spektroskopie zur schnellen strukturellen Gleichgewichtsdynamik kleiner Modellpeptide

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Im Rahmen des beantragten Projektes sollen strukturelle Gleichgewichtsfluktuationen kleiner a-Helices über einen Zeitbereich von einigen Pikosekunden untersucht werden. Dies soll unterhalb und innerhalb des Schmelzbereichs des Peptids geschehen. Diese Arbeiten sollen einen quantitativen Vergleich zwischen experimentell zugänglichen und aus Molekulardynamiksimulationen berechenbaren dynamischen Observablen ermöglichen. Dadurch soll eine direkte experimentelle Überprüfung solcher Simulationen, auf die sich das heutige Wissen über Proteindynamik fast ausschließlich stützt, ermöglicht werden. Der experimentelle Ansatz basiert auf nichtlinearer zweidimensionaler IR-Spektroskopie an der Amid I-Bande des Peptid-Rückgrates, die ähnlich der 2D-NMR Spektroskopie (COSY) Aussagen über die Stärke der Kopplung zwischen einzelnen Peptidgruppen und deren gegenseitige geometrische Lage zuläßt. Das Potential dieser Spektroskopie liegt in der verglichen zu den etablierten Methoden (NMR, Röntgenstrukturanalyse) extrem hohen Zeitauflösung (1 ps). Nichtlineare 2D-IR-Spektroskopie wurde vom Antragsteller kürzlich erstmals demonstriert und soll um eine weitere Dimension erweitert werden (3D-Spektroskopie), so daß neben statischer Strukturinformation auch dynamische Information zu den thermischen Gleichgewichtsfluktuationen des Peptids gewonnen werden kann.