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Main Title: Dynamik und Mechanismen der heterogenen Elektronentransferprozesse von synthetischen und natürlichen Hämproteinen
Translated Title: Dynamics and Mechanisms of Heterogeneous Electron Transfer Processes in Synthetic and Natural Heme Proteins
Author(s): Albrecht, Tim
Advisor(s): Hildebrandt, Peter
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die Synthese von de novo Proteinen eröffnet eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten, die die Verwendung als Modellsysteme zur Erforschung grundlegender chemischer oder biochemischer Prozesse einschließt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden synthetische de novo Hämproteine mit einer Vier-Helix-Bündel-Struktur verwendet, um erstmals an diesen Systemen die Dynamik und die Mechanismen von heterogenen Elektronentransferreaktionen an modifizierten Metallelektroden im Detail zu untersuchen. Es wurden fünf verschiedene de novo Proteine synthetisiert, wobei alle fünf Proteine im gewünschten Ligandierungszustand des Hämeisens vorlagen. Die geringe Stabilität und Kooperativität bei chemisch induzierter Entfaltung deutete allerdings darauf hin, daß die Qualität der Faltung der de novo Proteine im Vergleich zu natürlichen Proteinen Defizite aufwies. Die Immobilisierung der Proteine gelang je nach Proteindesign über elektrostatische, hydrophobe oder kovalente Wechselwirkungen an entsprechend modifizierten Metalloberflächen. Die immobilisierten de novo Proteine zeigten ein nichtideales elektrochemisches Verhalten mit deutlich verbreiterten Redoxübergängen. Ihre Stabilität reichte für kinetische Elektronentransferuntersuchungen nicht aus. Zum ersten Mal gelang jedoch die Abbildung von immobilisierten de novo Proteinen mit Hilfe von in situ Rastertunnelmikroskopie. Im Gegensatz dazu eignete sich Cytochrom b562, ein strukturell sehr ähnliches, natürliches Hämprotein, sehr gut für die Untersuchung von heterogenen Elektronentransferprozes-sen an Metalloberflächen. Das immobilisierte Cytochrom b562 Wildtyp zeigte ein nahezu ideales elektrochemisches Verhalten und einem Redoxpotential, das dem Wert des Proteins in Lösung entspricht. Das Redoxpotential nahm mit dem Abstand dA zwischen Hämzentrum und Metalloberfläche in H2O zu und in D2O ab und zeigt damit einen umgekehrten Trend in den beiden Lösungsmitteln. Die Bestimmung der Geschwindigkeitskonstanten kET ergab ein nichtmonotones Verhalten mit zunehmendem Abstand dA zur Metalloberfläche. Auf Monoschichten von mittlerer Länge kam es im Vergleich zu kurzen Monoschichten zunächst zu einer Zunahme der Elektronentransfergeschwindigkeit und erst bei längeren Monoschichten erfolgte die erwartete Abnahme von kET. Ein kinetischer Isotopieeffekt konnte nicht festgestellt werden. Diese Befunde konnten qualitativ auf der Grundlage eines einfachen Modells zur Beschreibung der Potentialverteilung in der Grenzschicht erklärt werden.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-6739
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1069
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-772
Exam Date: 8-Sep-2003
Issue Date: 17-Sep-2003
Date Available: 17-Sep-2003
DDC Class: 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Subject(s): De novo Design
Grenzschichten
Heterogener Elektronentransfer
Proteinsynthese
SERRS
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