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UV-Zirkulardichroismus (CD-Spektroskopie im ultravioletten Spektralbereich) ist bereits eine Standardmethode der Biochemie für die Bestimmung der räumlichen Ausbildung (Sekundärstruktur und Faltung) von Proteinen und Peptiden. Sie wird bisher aber hauptsächlich ‚statisch‘ eingesetzt und kann wenig über schnelle, spezifische Veränderungen an Schlüsselstellen dieser Moleküle aussagen. Im Rahmen eines vorangegangenen Projekts (200021_169742) konnten wir ein Verfahren entwickeln, mit dem dies erstmals möglich ist: die Aminosäureketten werden zunächst durch Austauschen von nur zwei Atomen minimal modifiziert (zwei C=O Bindungen werden zu C=S Bindungen). Dadurch entsteht ein charakteristisches CD-Signal, das Auskunft über die Molekülstruktur in der Umgebung der ausgetauschten Atome gibt. Mit einem äusserst sensitiven Messaufbau können dann sehr schnelle Veränderungen dieses Signals mit kurzen Laserpulsen gemessen werden. Im laufenden Projekt soll dieses Verfahren nun auf verschiedene Peptide angewendet werden. Dabei konzentrieren wir uns zunächst auf sogenannte β-Turns, die Grundbausteine von ausgedehnten, flach angeordneten Peptidsträngen, den β-Faltblättern. Diese spielen eine grosse Rolle bei der schädlichen Misfaltung von Proteinen zu Fibrilen, die bei vielen neurodegenerativen Krankheiten beobachtet wird. Es gilt nicht zuletzt herauszufinden, wie sich der Austausch von Kohlenstoff- durch Stickstoffatome an verschiedenen Stellen auf die Strukturen und deren Stabilität auswirkt.
In Zusammenarbeit mit einer amerikanischen Forschungsgruppe möchten wir im weiteren Verlauf auch entsprechend modifizierte Proteine untersuchen, die durch schnelle Temperaturänderung oder Lichteinwirkung ihre Struktur verändern, oder aber auch kleinere Peptide binden können.