Quantenchemisches Studium des Funktionsmechanismus des Lichtschutzproteins Dodecin

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Dreuw
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation ; Biophysik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 319193282

Dodecin ist ein strukturell gut charakterisiertes Protein, welches Flavin-Dimere zwischen zwei Tryptophanen in einer Sandwichanordnung bindet. Seine Funktion ist die Lagerung der Flavine sowie deren Schutz vor Photoschädigung. Neuere Experimente haben gezeigt, dass die Funktion von Dodecin Elektronen- und Protonentransferprozesse beinhaltet, die das Löschen von angeregten Zuständen ermöglichen, wodurch die Photoenergie in harmlose Wärme umgewandelt wird. Obwohl es diese experimentellen Hinweise auf den Mechanismus gibt, ist der detaillierte Mechanismus auf molekularer Ebene unbekannt. Es ist das Ziel dieses Projekts diesen Mechanismus mit Hilfe quantenchemischer Rechnungen aufzuklären. Dazu sollen vor allem selbst entwickelte Methoden, die auf dem algebraisch-diagrammatischen Konstruktionsverfahren für den Polarisationspropagator aufbauen, sowie zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie verwendet werden. Jedoch sollen auch alle verfügbaren Methoden verwendet werden, wenn Bedarf besteht. Besonderes Augenmerk wird auf die richtige Beschreibung der Umgebungseinflüsse gelegt werden.Neben ihrer fundamentalen Wichtigkeit sind photo-aktive Enzyme wie Dodecin strukturell extrem gut für ihre Funktion angepasst. Ein Verständnis der Struktur-Funktions-Beziehung in diesem Protein hilft daher auch bei der Entwicklung künstlicher photo-aktiver Bauteile wie Solarzellen oder lichtemittierenden Dioden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen