Elektronische Strukturen paramagnetischer Flavinkofaktoren

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Weber
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 169991991

Zur Beantwortung der fundamentalen Frage, wie Proteine elektronische Strukturen aromatischer Kofaktoren modulieren, bedarf es im Falle paramagnetischer Koenzyme einer möglichst lückenlosen Abtastung von Hyperfeinkopplungen (HFK), da diese von den Elektronenspindichten an den jeweiligen Orten magnetischer Atomkerne abhängen. Eine systematische „Hyperfein-Abtastung“ war bisher nur in Ausnahmefällen möglich, da kosteneffektive Strategien zur selektiven Markierung von Kofaktoren mit magnetischen Stabilisotopen fehlten, und die zur Messung von HFKs notwendigen speziellen Elektronenspinresonanz-Verfahren, wie die Elektron-Kern-Doppelresonanz, zum Teil nicht die notwendige Auflösung besaßen, um bei einer größeren Anzahl magnetischer Kerne (1H, 14/15N, 13C) die Resonanzlinien verschiedener Isotope aufzutrennen. Wir planen eine systematische Charakterisierung von HFKs der Flavin-Isoalloxazin-Einheit in isotroper Lösung und in strukturell gut charakterisierten Proteinen. Es soll gezeigt werden, dass eine nahezu vollständige Abtastung von HFKs prinzipiell möglich ist. Experimentelle Kopplungen werden mit berechneten Kopplungen, die mit der Dichtefunktionaltheorie erhalten werden, verglichen. Die gewonnenen Erkenntnisse bilden die Grundlage für weitere Untersuchungen, in denen durch Modifizierung der Proteinumgebung eines Kofaktors dessen elektronische Struktur gezielt manipuliert werden soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Markus Fischer