Der Einfluss der Solvatation auf die Struktur von Ion-Peptid-Komplexen, ein Wassermolekül nach dem anderen

• Antragstellerin: Dr. Katharina Meyer
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 452620003

Das Projekt zum Thema “Der Einfluss der Solvatation auf die Struktur von Ion-Peptid-Komplexen, ein Wassermolekül nach dem anderen” zielt darauf ab, den Einfluss der Solvatation auf die Struktur von Peptiden in Anwesenheit von Metallionen in Lösung zu untersuchen, um das Zusammenspiel verschiedener nicht-kovalenter Wechselwirkungen (Ion-Peptid, Peptid-Wasser, Ion-Wasser, und intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen innerhalb Peptides selbst) genauer zu verstehen. Peptide sind wichtige Modellsysteme für größere Biomoleküle wie Proteine oder Enzyme, deren Funktion entscheidend von Metallionen in Lösung beeinflusst wird. Ein klassisches Beispiel ist hierfür der Hofmeister-Effekt, der den Einfluss der Größe und Wechselwirkungsstärke von Ionen auf die Löslichkeit von Proteinen in Lösung beschreibt. Dieser und ähnliche sogenannte spezifische Ioneneffekte sind bis heute auf mikroskopischer Ebene noch nicht vollständig verstanden, werden aber unteranderem auf Ion-Wasser und Ion-Biomolekül Wechselwirkungen zurückgeführt. In dem Projekt sollen diese Effekte durch Variation des Metallions, der Peptidkettenlänge und der Anzahl an Wassermolekülen systematisch untersucht werden. Die Komplexe werden dafür in der Gasphase massenselektiv präpariert und mit Schwingungsspektroskopie analysiert. Der Vorteil ist, dass nicht wie in der flüssigen Phase eine Vielzahl an Strukturen gleichzeitig vorliegt, was systematische Untersuchungen der Einzeleffekte einschränkt, sondern gezielt ein bestimmtes Aggregat gebildet und charakterisiert werden kann. Dies ermöglicht eine detaillierte Analyse der Einzelbeiträge der verschiedenen Wechselwirkungen auf die Struktur der Peptid-Wasser-Metallion-Komplexe. Durch die Vielzahl an untersuchten Komplexen und dem subtilen Zusammenspiel der verschiedenen Wechselwirkungen erlaubt das Projekt zudem eine kritische Evaluation des Abschneidens quantenchemischer Rechnungen bei der Beschreibung dieser Systeme, was besonders wichtig ist für die Entwicklung neuer und immer effizienterer Methoden.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Etienne Garand