Dokument: Einlagerung von Häm, Chlorophyll- und Bakteriochlorophyllderivaten in de novo synthetisierte Peptide als Modellsysteme natürlicher Protein-Kofaktor-Komplexe

Titel:	Einlagerung von Häm, Chlorophyll- und Bakteriochlorophyllderivaten in de novo synthetisierte Peptide als Modellsysteme natürlicher Protein-Kofaktor-Komplexe
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=4144
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20070403-154913-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Mennenga, Anke [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,21 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 02.04.2007 / geändert 02.04.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Lubitz, Wolfgang [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Weinkauf, Rainer [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibung:	Die vorliegende Arbeit beschreibt die Interaktion von verschiedenen Kofaktoren mit de novo synthetisierten Peptiden und dient damit sowohl zur Aufklärung der Struktur und Funktion natürlicher Proteinkomplexe aus der Atmungskette und Photosynthese als auch zum Nachbau dieser natürlichen Systeme. Die Herstellung der verwendeten artifiziellen Peptide erfolgte durch automatisierte chemische Peptidsynthese. Die Peptide wurden mittels high performance liquid chromatography (HPLC) gereinigt und massenspektroskopisch durch MALDI-TOF- oder ESI-MS identifiziert. Das Modell dieser Peptide basiert zum einen auf die Cytochrom b-Untereinheit des Cytochrom bc1-Komplexes von Rhodobacter capsulatus und zum anderen auf den Peptiden aus den Lichtsammelkomplexen von Rhodobacter sphaeroides. Amphiphile a-Helices können eine Vier-Helix-Bündel-Struktur ausbilden, die z. B auch im nativen Cytochrom b vorliegt. Dieses Strukturmotiv wurde verwendet, um die Ligation verschiedener Kofaktoren wie Häm, Chlorophyll- und Bakteriochlorophyllderivate zu untersuchen. Die hergestellten minimalistischen, artifiziellen Kofaktor-Peptid-Komplexe, die sogenannten maquettes, dienen dabei als Modellsysteme natürlicher Proteinkomplexe. Die erfolgreiche Einlagerung von Häm und zweier Zinkchlorine in das Vier-Helix-Bündel konnte über verschiedene spektroskopische Methoden (UV-Vis-, Fluoreszenz-, Zirkulardichroismus-, Resonanz-Raman-, Elektronen-Paramagnetische-Resonanz (EPR)-Spektroskopie, etc.) nachgewiesen werden. Die Häm-maquettes können in Analogie zu natürlichenr Hämproteinen (z. B. Hämoglobin) kleine Moleküle binden und wirken als Redoxkatalysatoren, während die Zinchlorin-maquettes nach Lichtanregung als Elektronendonator fungieren und Elektronen zu einem geeigneten Akzeptormolekül weiterleiten. Dieser lichtinduzierte Elektronentransfer-prozess wurde sowohl durch transiente Absorptionsspektroskopie als auch durch transiente EPR-Spektroskopie nachgewiesen. Die EPR-Spektroskopie diente dazu, neben der Bestimmung der Nullfeldparameter der Zinkchlorin-Triplettzustände, das Radikalpaarsignal zeitaufgelöst zu untersuchen, während durch die transiente Absorptionsspektroskopie Informationen über die Kinetiken des Zinkchlorin-Triplettszustands und der Radikale erhalten wurden. Dabei wurde insbesondere der Einfluss der Peptidhülle auf die Geschwindigkeitskonstante des Elektronentransfers vom lichtangeregten Zinkchlorin zum Chinon als Akzeptormolekül untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurde zudem erstmalig eine Grundzustandswechselwirkung zwischen einem Zinkchlorin und einem Chinon beschrieben, die sowohl im Absorptions- als auch im Fluoreszenzspektrum zu beobachten war. Die hydrophoben de novo synthetisierten Peptide, die auf den Sequenzen der Lichtsammelkomplexe von Rhodobacter sphaeroides basieren, wurden dazu verwendet, um an ihnen die Faltung und damit ihre Struktur sowohl in einer Detergenslösung durch Zirkulardichroismus als auch (in einem organischen Lösungsmittel) mittels NMR-Spektroskopie zu untersuchen. Zudem wurde ihre Wechselwirkung mit Bakteriochlorophyll a und Lutein überprüft, um einen Ansatz zur Rekonstruktion eines Lichtsammelkomplexes aus vollständig artifiziellen Peptiden und isolierten Pigmenten zu liefern. Mit der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die dargestellten maquettes als Modellsysteme für grundlegende Funktionen wie z. B. den Elektronentransfer geeignet sind, aber es werden auch die Grenzen eines solchen Modellsystems im Vergleich zu einem natürlichen Protein-Kofaktor-Komplex aufgezeigt. Die eingesetzte, effiziente chemische Peptidsynthese für hydrophile Peptide, bestehend aus bis zu 62 Aminosäure, bietet zukünftig durch den Einsatz natürlicher, aber auch unnatürlicher Aminosäuren eine fast unbegrenzte Möglichkeit an Sequenzkombinationen. Diese Peptide können damit als Modellsysteme für weitere Peptid-Kofaktor-Komplexe verwendet werden.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Bezug:	Juni 2003 - Januar 2007
Fachbereich / Einrichtung:	Sonstige Einrichtungen/Externe
Dokument erstellt am:	02.04.2007
Dateien geändert am:	02.04.2007
Promotionsantrag am:	01.08.2006
Datum der Promotion:	06.03.2007