Fluoreszenzspektroskopie an individuellen Hämocyaninmolekülen zur Untersuchung von sauerstoffabhängigen Konformationsänderungen

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Die Form der Kommunikation zwischen den Untereinheiten in kooperativen, multimeren Makromolekülen wie z.B. dem tetrameren Hämoglobin ist ein Problem, das seit Jahrzehnten intensiv diskutiert wird. Während diese Frage bisher experimentell nur am Ensemble von Proteinmolekülen untersucht werden konnte, erlaubt die technische Entwicklung der letzten Jahre einen methodisch neuen Ansatz: die Untersuchung der kooperativen Wechselwirkung an einzelnen Protein-Komplexen. Die dadurch erzielte Eliminierung der Ensemblemittelung sollte es ermöglichen, zwischen konzentrierten und sequentiellen Mechanismen für die Konformationsübergänge zu unterscheiden. Ein ideales Modellprotein für unsere Untersuchungen ist das 24-mere Hämocyanin der Vogelspinne Eurypelma californicum. Es bindet 24 Moleküle Sauerstoff hochkooperativ, wobei die Bindung von Sauerstoff mit einem Abfall der Fluoreszenzintensität der etwa 200 Tryptophane pro 24mer linear korreliert. Zur Analyse einzelner, immobilisierter Protein-Komplexe soll die Fluoreszenz dieser intrinsischen Tryptophane mit einem lokal hochauflösenden Fluoreszenzmikroskop detektiert werden. Das Mikroskop ist für die nichtlineare 2-Photonen-Anregung konzipiert, um die Schwierigkeiten bei der direkten Anregung im UV-Bereich zu umgehen.