Polarisationsabhängige FTIR-Spektroskopie : strukturelle Untersuchungen an den Proteinen Bakteriorhodopsin und Rhodopsin
Mit Hilfe der polarisationsabhängigen FTIR-Differenzspektroskopie werden molekulare Veränderungen während der lichtinduzierten Reaktion der Proteine Bakteriorhodopsin und Rhodopsin untersucht. Die Absorption von Licht durch das optisch aktive Zentrum initiiert in beiden Systemen molekulare Veränderungen, welche die spezifische Funktion und nachfolgende physiologische Stoffwechselreaktionen auslösen. Der Schwerpunkt der Messungen bei Bakteriorhodopsin liegt in der Untersuchung der konformellen Veränderungen des Proteingerüstes, während bei Rhodopsin die relative Orientierung des Retinals innerhalb der Proteinumgebung von besonderem Interesse ist. Aufgrund der Größenordnung der zu messenden winkelabhängigen Effekte sind besondere Anforderungen an die Empfindlichkeit der Messapparatur und die Orientierung der Proben zu stellen. Im Bereich der Probenpräparation ist es durch die Anwendung einer Zentrifugationstechnik (ISPU) möglich, Proteinfilme mit reproduzierbaren verbesserten Orientierungsgrad herzustellen. Dadurch ist die entscheidende Voraussetzung für die Messbarkeit der Effekte in Rhodopsin gegeben und es ist erstmals gelungen, winkelabhängige Informationen über die Orientierungen molekularer Gruppen und deren Änderungen für den Grundzustand und die primären Photoprodukte von Rhodopsin zu erhalten. In Bakteriorhodopsin wird nach der Methode der Photoselektion mit Hilfe von Transmissionsfiltern eine inkrementelle Belichtung der Probe erreicht, und es ist somit möglich, die Azimutalwinkel zwischen dem jeweiligen IR-Übergangsmoment und dem optischen Übergangsmoment des Retinals erstmals für das N-Intermediat zu bestimmen. Zur Vereinfachung der Messbedingungen wurde mit 9-desmethyl-Retinal regeneriertes BR eingesetzt. Aufgrund der vorliegenden guten Übereinstimmung der Messdaten konnte die Äquivalenz beider Systeme gezeigt werden.
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