Overhauser Dynamische Kernpolarisation bei hohen Magnetfeldern (9.4 T) an Lipid-Doppelschichten

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas F. Prisner; Deniz Sezer, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405972957

In der beantragten Verlängerung des Projektes soll ein quantitativer Zusammenhang zwischen den experimentellen Overhauser-DNP Experimenten aus der vorangegangenen Projekt-Laufzeit mit den grundlegenden molekularen Dynamiken erzielt werden. Während die DNP und cw-EPR Experimen-te wertvolle Information über die dynamischen Prozesse in der lokalen Umgebung der Spin-Label enthalten, ist eine quantitative Interpretation alleine aus den Experimenten schwierig. Deshalb sollen in der beantragten Verlängerung des Projektes atomistische Molekular-Dynamik (MD) Simu-lationen an Lipid-Doppelschichten mit eingebetteten Spin-Labeln durchgeführt werden. Aus den MD Trajektorien können dann über die Dynamik des Spin-Labels die cw-EPR Spektren bei unter-schiedlichen Magnetfeldstärken vorhergesagt werden. Aus der Dynamik der Lipid-Protonen in der lokalen Umgebung der Spin-Label können die Spektraldichte-Funktionen der magnetischen Dipol-Dipol Wechselwirkung zwischen dem Elektronen- und Kern-Spin bestimmt werden. Daraus kann dann der Overhauser DNP Kopplungsfaktor berechnet werden, der für die maximale NMR Signal-verstärkung verantwortlich ist. Falls diese aus MD-Simulationen berechneten Werte mit den expe-rimentellen Werten übereinstimmen können die molekularen Faktoren für die Overhauser NMR Signalverstärkung identifiziert werden. Anderenfalls können eventuelle Schwierigkeiten der MD-Simulationen identifiziert werden. Zusätzlich zu den vorhanden Messungen an DMPC-Lipid-Doppelschichten sollen vergleichbare 1H DNP Experimente an DOPC durchgeführt werden um zu untersuchen, inwieweit die Länge des Spin-markierten Lipide die strukturelle Ordnung der Lipid-Doppelschichten beeinflusst und die Dynamik von internen Wassermolekülen beeinflusst.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen