Dipl.-Chem. Christoph Breitenstein :

Darstellung und Charakterisierung von Kofaktoren des Elektronentransfers in artifizieller und nativer Proteinumgebung

Dissertation angenommen durch: Universität Duisburg-Essen, Campus Duisburg, Fachbereich Chemie, 2006-05-31

BetreuerIn: Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Gärtner , MPI für Bioanorganische Chemie, Mülheim,

GutachterIn: Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Gärtner , MPI für Bioanorganische Chemie, Mülheim,
GutachterIn: Prof. Dr. rer. nat. Wiebren S. Veeman , Universität Duisburg-Essen, Campus Duisburg, Fachbereich Chemie, Physikalische Chemie

Schlüsselwörter in Deutsch: Chlorophyll a, Eisen-Schwefel- Zentren, FeS-Zentren, Festphasenpeptidsynthese, Myoglobin, Photosystem I,
Schlüsselwörter in Englisch: chlorophyll a, iron-sulfur center, FeS center, SPPS, solid phase peptide synthesis, Photosystem I, PSI, Myoglobin

  
   
 Klassifikation     
    Sachgruppe der DNB: 540 Chemie
  
   
 Abstrakt     
   

Abstrakt in Deutsch

Das Protein Myoglobin wurde ohne seinen nativen Kofaktor in dieser Arbeit als Matrixmolekül für die Darstellung von monomeren Porphyrinen in Lösung verwendet. Die Proteinkomplexe von verschiedenen Zink-Phäophorbiden und von Zink-Protoporphyrin wurden in dieser Arbeit dargestellt und durch UV-Vis- und NMR-Spektroskopie charakterisiert. Die Stabilität der Proteinkomplexe gegenüber der Entfaltung wurde ebenfalls untersucht, woraus zusammen mit der NMR-Spektroskopie deren Homogenität untersucht werden konnte. Unterstützt von quantenchemischen Rechnungen wurden die EPR- und ENDOR-Spektren der Porphyrin-Myoglobin-Komplexe interpretiert, wobei zum ersten Mal die Hyperfeinkopplungen der Methinprotonen und aller vier Methylgruppen des Ringsystems im Triplettzustand nach Lichtanregung zugeordnet werden konnten. Die untersuchten Systeme zeigten eine gute Übereinstimmung mit den Daten, die in früheren Studien von nativen Photoreaktionszentren erhalten wurden. Für die terminalen Elektronenakzeptoren, die [4Fe4S]-Zentren FA und FB des PS I, wurden Modellpeptide mit 16 Aminosäuren Länge unter Verwendung der Festphasen-Peptidsynthese mit 16 % Ausbeute dargestellt. Die Polypeptide waren in der Lage, ein [4Fe4S]-Zentrum zu binden, wie durch UV-Vis-, EPR- und Mössbauer-Spektroskopie gezeigt werden konnte. Das Redoxpotential beider Modelle liegt bei –470 mV. Es ist damit das negativste Redoxpotential aller bisher dargestellten Modelle für [4Fe4S]-Zentren. Das Redoxpotential früherer Modelle lag bei gleicher Peptidlänge etwa 100 mV positiver bei –350 mV. Zusätzlich konnten Hinweise auf eine Wechselwirkung der Modellpeptide mit dem nativen PS I, bei dem die beiden FeS-Zentren FA und FB zuvor entfernt wurden, gefunden werden.

Abstrakt in Englisch

The protein Myoglobin was used as matix-molecule to produce monomeric porphyrins in solution. The protein complexes of differen zinc pheophorbides and zinc protoporphyrin have been studied by UV/Vis and NMR spectroscopy. The protein stability versus unfolding and NMR results Based on quantum mechanical calculations analysis of EPR- and ENDOR-spectra of the light excited triplet state yielded identification of α-protons and methyl β-protons have been identified for the first time. The data acquired agrees well with previously published data on native reaction centers. The terminal electron acceptors, [4Fe4S] centers FA and FB in Photosystem I (PSI), have been modelled by peptides with 16 amino acid length synthezied by SPPS Fmoc strategy. Both peptides incorporated a [4Fe4S] cluster in oxidation state 2 /1 as prooven by UV/Vis, EPR and Mössbauer spectroscopy. The redoxpotential for the one electron reduction was found to be -470 mV for both modell peptides.