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Mit Hilfe der zeitaufgelösten FT-IR-Differenzspektroskopie wurde die lichtgetriebene Protonentranslokation des integralen Membranproteins Bakteriorhodopsin untersucht. Das Hauptaugenmerk richtete sich dabei auf die Rolle interner Wassermoleküle. Es gelang die Identifizierung sowohl teils freier, als auch stark H-Brückengebundener Wasser, sowie der Nachweis eines H5O2+-Komplexes, der als Protonabgabegruppe fungiert. Eine anschließende systematische Analyse ortsspezifischer Mutanten in Kombination mit MD-Simulationen ermöglichte die Positionsbestimmung des H5O2+ -Komplexes in einem Wassercluster des extrazellulären Bereichs und die Identifizierung der ihn flankierenden Aminosäureseitenketten. Des weiteren wurde die Methode des „direkten“ H/D-Austausches entwickelt und mit der polarisationsabhängigen FT-IR- Spektroskopie kombiniert. Damit ist es u.a. möglich, die Protonierungszustände interner Carbonsäuren zu bestimmen und strukturelle Informationen über einzelne Aminosäuren des zu erhalten. |