Lead
Proteine und Peptide werden oft als Maschinen bezeichnet, die in lebenden Zellen die Arbeit verrichten. Ihre sehr spezifischen Funktionen, zum Beispiel das Erkennen oder Umwandeln einer Substanz, ist eng mit der Struktur verknüpft, die diese langen Ketten von Aminosäuren ausbilden. Möchten wir untersuchen, wie diese Moleküle „ihre Arbeit verrichten“, müssen wir sie beobachten können, während sie ihre Struktur verändern. Um ganz schnelle Prozesse zu untersuchen, kann die Absorption von Licht mit ultrakurzen Laserpulsen gemessen werden. Um die Strukturänderungen zu lokalisieren, werden Marker in die Biomoleküle eingebracht, deren Absorptionsspektrum aus dem des restlichen Moleküls heraussticht.

Lay summary

In diesem Projekt möchten wir den Einsatz von „UV-Markern" erforschen, die durch den Austausch von lediglich einem Atom im Rückgrat eines Peptids erzeugt werden können. Dabei entsteht eine neue Absorptionsbande bei einer Wellenlänge, bei der das übrige Molekül fast durchsichtig ist, und für die bereits kurze Laserpulse mit allen nötigen Eigenschaften erzeugt werden können. So werden wir in der Lage sein, fortgeschrittene Messmethoden, wie die mehrdimensionale Spektroskopie oder zeitaufgelöste CD Spektroskopie anzuwenden, die sehr viel mehr Information über Strukturveränderungen liefern können als einfache Absorptionsänderungen. Insbesondere soll durch Synthese einer Reihe von Modellmolekülen der genaue Zusammenhang zwischen den so gemessenen Signalen und der zugrundeliegenden Struktur erarbeitet werden. Wir hoffen, damit auch zur Entwicklung dieser Lasertechniken im UV-Spektralbereich beizutragen und ihren Einsatz bei biochemischen Fragestellungen voranzutreiben.

Die Möglichkeit, gleichzeitig eine hohe Zeitauflösung (die der atomaren Bewegung) und eine hohe Ortsauflösung (idealerweise einzelne Atome oder Molekülgruppen) bei der Beobachtung von chemischen und biochemischen Prozessen zu erzielen, war schon immer das grosse Ziel der Ultrakurzzeitspektroskopie. Diesem Ziel wollen wir uns von einer bisher unerforschten Seite annähern. Unsere Herangehensweise kann insbesonder hilfreich sein bei der Untersuchung von Fibrilbildung, also der Aggregation von Proteinen, die mit vielen neurodegenerativen Krankheiten in Verbindung steht. Ebenso kann sie neue Einblicke ermöglichen, wie flexibel Proteine aneinander binden, und so einem elementaren Schritt in der Biochemie von Zellen besser verstehen helfen.