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(c) 2002 BMO

Spectroscopy of the functional dynamics of proteins
(Biophysics)

Die Primärreaktion der Photosynthese, eine Elektronentransferreaktion, die auf einer Femtosekunden Zeitskala abläuft, ist in unserer Gruppe aufgeklärt worden. Eine aktuelle, allgemeinverständliche Zusammenfassung darüber ist im Magazin Aviso) erschienen und als PDF Datei abrufbar. Eine Einführung gibt es auch auf unserer Webseite unter Photosynthese und Photosynthese 3.
Die Primärreaktion von Bakteriorhodopsin (und Verwandten) vollständig aufzuklären ist noch immer ein Ziel unserer Forschungsaktivitäten. Bei diesen Proteinen handelt es sich um Transmembranproteine, die in Archae Bakterien vorkommen. Bakteriorhodopsin ist eine photosynthetische Protonenpumpe. Der Pumpprozeß wird durch die Absorption eines gelb-grünen Photons im Chromophor Retinal ausgelöst. Die darauf folgenden Schritte, u.a. eine Isomerisation des Retinals, sind die Voraussetzung des weiteren Pumpkreislaufes, an dessen Ende ein Proton vom Zelläußeren ins Zellinnere transportiert wird und das Protein durch thermische Relaxation nach einigen Millisekunden wieder im Ausgangszustand angekommen ist.
Die Primärreaktionen werden mittels zeitaufgelöster Femtosekunden Anreg-/Abtastspektroskopie verfolgt. Eine Zusammenstellung der allerersten Untersuchungen mit Femtosekundenspektroskopie in München gibt es auf unserer Webseite. Die Sensorrhodopsine, "Augenproteine" eines Archae Bakteriums wie Halobakterium Salinarum, wurden kürzlich untersucht (Link: Primärreaktion der Sensorrhodopsine).
Aktuelle Fragestellungen beziehen sich auf Ergebnisse der Molekulardynamiksimulationen (Gruppe Nonella, siehe Veröffentlichungen unten). Es werden extrem kurze Femtosekunden Anregungsimpulse zur Untersuchung von Primärreaktion und Wellenpaketbewegung eingesetzt und die elektrostatische Wechselwirkung des Chromophores mit dem umgebenden Proteingerüst variiert. Dabei besteht eine enge Kooperation im Rahmen des SFB 533 und mit der Gruppe Oesterhelt des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried.


Previous coworkers:  Constanze Sobotta
Arne Sieg
Tobias Schrader
Selma Schenkl
Ingo Lutz
Petra Huppmann
Benno Fonrobert
Simone Draxler
Pablo Nahuel Dominguez
Thomas Brust
Josef Wachtveitl
Markus Braun
Thomas Blankenhorn


Publications:  "The Primary Photosynthetic Energy Conversion in Bacterial Reaction Centers - Stepwise Electron Transfer and the Effect of Elevated Exposure Levels"
P. N. Dominguez, M. Himmelstoss, J. Michelmann, F. Lehner, A. Gardiner, R. Cogdell, W. Zinth
K. Yamanouchi et al. (eds.), Ultrafast Phenomena XIX, Springer Proceedings in Physics 162 (2015) pp. 580-583
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"Mutations of the peripheral antenna complex LH2 correlations of energy transfer time with other functional properties"
T. Brust, S. Draxler, A. Rauh, M. V. Silber, P. Braun, W. Zinth, M. Braun
Chemical Physics 357 (2009) 28-35
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"Ultrafast Ring-Closure Reaction of Photochromic Indolylfulgimides Studied with UV-Pump-IR-Probe Spectroscopy"
F. O. Koller, W. J. Schreier, T. E. Schrader, S. Malkmus, C. Schulz, S. Dietrich, K. Rück-Braun, and M. Braun
Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 210-214.
Details

"First Steps of Retinal Photoisomerization in Proteorhodopsin"
Martin O. Lenz, Robert Huber, Bernhard Schmidt, Peter Gilch, Rolf Kalmbach, Martin Engelhard and Josef Wachtveitl
Biophys J. 91 (2006) 255
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"Excited-state dynamics of bacteriorhodopsin probed by broadband femtosecond fluorescence spectroscopy"
B. Schmidt, C. Sobotta, B. Heinz, S. Laimgruber, M. Braun, P. Gilch
Biochimica et Biophysica Acta 1706 (2005) 165-173
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"Ultrafast quenching of the xanthone triplet by energy transfer: New insight into the intersystem crossing kinetics"
H. Satzger, B. Schmidt, C. Root, W. Zinth, B. Fierz, F. Krieger,
J. Phys. Chem. A. 108 (2004) 10072-10079
Details

"Primary reactions of sensory rhodopsins"
I. Lutz, A. Sieg, A. A. Wegener, M. Engelhard, I. Boche, M. Otsuka D. Oesterhelt, J. Wachtveitl, W. Zinth
Proc. Natl. Acad. Sci USA, 98 (2001) 962-967
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"Femtosecond spectroscopy and model calculations for an understanding of the primary reaction in bacteriorhodopsin"
W. Zinth, A. Sieg, P. Huppmann, T. Blankenhorn, D. Oesterhelt, M. Nonella
Ultrafast Phenomena XII, Springer Series in Chem. Physics 66, Eds. T. Elsaesser, S. Mukamel, M.M. Murnane, N.F. Scherer (2000) 680 - 682
Details

"Primary Reactions of Sensory Rhodopsins: Two Proteins with Vastly Different Dynamics"
I. Lutz, A. Sieg, I. Boche, M. Otsuka, D. Oesterhelt, J. Wachtveitl, W. Zinth
Ultrafast Phenomena XII, Springer Series in Chem. Physics 66, Eds. T. Elsaesser, S. Mukamel, M.M. Murnane, N.F. Scherer (2000) 677 - 679
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Letzte Änderung: 2016-08-31 08:07