Complexation of Ca2plus -ions by poly glutamic acid as a model for glutamic acid rich subunits of membrane proteins (GARP): association constants, poly-electrolyte properties and structure of the chemical bond

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Das Ziel des Projekts ist die quantitative Untersuchung der Komplexbildung von Ca2+-Ionen mit einer Polyglutaminsäure Sequenz, die einen Ausschnitt der GARP´ Region der ß-Untereinheit des Ca2+/Na+ Kanals in Photorezeptorzellen darstellt. Der Polyelektrolyt-Charakter dieser Region (hohes elektrostatisches Potential) bewirkt gegenüber einzelnen Aminosäureresten eine verstärkte Bindung mehrwertiger Gegenionen. Man vermutet daher, daß diese Region eine wichtige Rolle bei der Signaltransduktion beim Sehvorgang spielt, indem sie durch Bindung der Ca2+ - Ionen deren Diffusion in das Zellinnere unterdrückt. Das Projekt teilt sich in 3 Bereiche auf: 1) Bestimmung des Ladungszustands und der Metallionen - Assoziation. 2) Bestimmung der Größe der gelösten Polyglutamat - Sequenz und der intermolekularen Wechselwirkungen mit Hilfe der dynamischen Lichtstreuung. Durch Kombination dieser Ergebnisse mit Teil 1) lassen sich das elektrostatische Potential, dessen Reichweite und schließlich die Assoziationskonstanten, sowie die Verteilung der Gegenionen berechnen. 3) Ermittlung der genauen Bindungskonformation durch Kombination von Schwingungsspektren (IR/ATR, Raman) mit quantenchemischen Modellrechnungen. Am Ende wird ein umfassendes Modell der Wechselwirkung von GARP´ mit Ca2+ und Mg2+ erwartet.