Nichtklassische Nukleationspfade und Wachstumskinetik bei der Proteinkristallisation

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Fajun Zhang, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 364344939

Während klassische Nukleationstheorie viele Systeme erfolgreich beschreibt, weisen jüngere Untersuchungen von Protein- und Kolloidkristallisation wie auch Biomineralisierung auf nichtklassische Merkmale im frühen Stadium der Nukleation hin. Anstelle der Nukleation direkt aus der übersättigten Lösung sieht der nichtklassische Mechanismus eine intermediäre Phase (Cluster oder dichte flüssige Phase) zwischen der Anfangslösung und dem Kristall vor. In der Praxis ist es jedoch noch eine große Herausforderung, den genauen Pfad und die spezifischen Bedingungen zur Kristallisation vorherzusagen. Unsere kürzlich erschiene Arbeit (Sauter, et al. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1485) zeigt, wie Nukleationspfade durch Echtzeitstudien identifiziert werden können. Im vorliegenden Projekt wollen wir nichtklassische Nukleation und Wachstumspfade anhand eines Protein-Salz-Modellsystems erforschen. Durch Echtzeituntersuchungen der Kristallisation von Proteinen mit mehrwertigen Metallionen wollen wir systematische Resultate zur Nukleationskinetik gewinnen und die Rolle der intermediären Zustände für Nukleation und Wachstum sowie die Beziehung zwischen Kristallisationspfaden und mikroskopischen, spezifischen und nicht spezifischen Wechselwirkungen beleuchten

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Frank Schreiber