Ultraschnelle Schwingungsdynamik von biologischen Photosystemen mit trans-cis-Isomerisierungsreaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Rolf Diller
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5447382

Es soll die schnelle molekulare Dynamik von lichtinduzierten trans-cis-Isomerisierungsreaktionen in zwei Klassen von biologisch relevanten Photosystemen, Retinalproteine und Phytochrome, untersucht werden. Dafür soll insbesondere die Sub-Pikosekunden zeitaufgelöste Infrarot-Schwingungsspektroskopie zum Einsatz kommen. Deren Zeitauflösung (ca. 200 fs) und zugänglicher spektraler Bereich (mittleres Infrarot) erlauben den Zugriff auf die Reaktions-induzierten Änderungen des Schwingungsspektrums vom Chromophor und seiner (Protein-) Umgebung während und kurz nach der ultraschnellen Photoreaktion. Dadurch kann die Information, die bisher durch Femtosekunden-zeitaufgelöste Absorptionsspektroskopie im sichtbaren Spektralbereich an einer Reihe von Systemen gewonnen wurde, entscheidend erweitert werden. Dies betrifft insbesondere die damit mögliche Beschreibung der strukturellen reaktiven Dynamik des Chromophors sowie schneller Relaxationsprozesse im Chromophor und seiner Umgebung. Das Potential der Methode wurde kürzlich vom Antragsteller im Fall Bakteriorhodopsin demonstriert, soll vertieft und erstmals auf weitere Retinalproteine und Phytochrome (jeweils native als auch modifizierte) übertragen werden. Der Erkenntnisgewinn liegt erstens in der Klärung der Reaktionswege in den jeweils untersuchten Systemen und zweitens in der aus dem Vergleich erwachsenden Information über die Gestaltungsmöglichkeit der S1-Potentialoberfläche des Chromophors innerhalb der jeweiligen Klasse von stark homologen Chromoproteinen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• Beteiligte Person: Professor Dr. Mordechai Sheves