Bindungsspezifische Fragmentierung von Peptiden mittels schneller Schwerionen

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Dürr
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547080370

Die Wechselwirkung hochenergetischer Ionen mit organischen bzw. biologischen Molekülen und die damit häufig einhergehende Fragmentierung dieser Moleküle spielen für ganz unterschiedliche wissenschaftliche Fragestellungen eine entscheidende Rolle; sie reichen von den Synthesezyklen organischer Moleküle im Weltall über ionenbasierte Fertigungsverfahren bis hin zur Tumortherapie mit Ionenstrahlen. Die beteiligten Prozesse, die zur Fragmentierung führen, insbesondere die ioneninduzierte Anregung des elektronischen Systems und die weitere Energieverteilung im Molekül, sind aber auch von grundlegendem physikalischen Interesse. Dennoch sind die Details der Fragmentierung komplexerer organischer Moleküle durch hochenergetische Ionen bisher weitgehend ungeklärt. Dies liegt nicht zuletzt an fehlenden experimentellen Methoden zur Analyse der ioneninduzierten Fragmente in kondensierten Proben. Mittels einer neuartigen Herangehensweise auf Basis der clusterinduzierten Desorptions/Ionisations-Massenspektrometrie konnten wir unlängst zeigen, dass schnelle Schwerionen in Peptiden zu bindungsspezifischen Brüchen führen. Diese zunächst überraschende Beobachtung konnte qualitativ auf Basis der beteiligten Anregungsprozesse erklärt werden. Im beantragten Vorhaben sollen nun durch eine detaillierte Untersuchung der mittels schneller Schwerionen erzeugten Fragmente die relevanten Reaktionsprozesse und die Wechselwirkung zwischen molekularem Aufbau und Fragmentationsverhalten aufgeklärt werden. Im Zentrum der Untersuchungen stehen Peptidmoleküle, die mit ihrer Kombination aus Peptidrückgrat auf der einen Seite und funktionellen Seitengruppen auf der anderen Seite eine große Variationsmöglichkeit der molekularen Struktur bieten. Die Variation der Energie und des Energieverlusts der verwendeten Ionen sollen weitere Information über die beteiligten Prozesse liefern. Darüber hinaus sollen mögliche Folgereaktionen der erzeugten Fragmente untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen