Arbeitsgruppe Prof. Dr. U. Diederichsen

Entwicklung und Synthese von rigiden Spinlabeln zur Aufklärung von α- und ß-Peptidstrukturen mittels EPR-Spektroskopie (SFB 803 - A02)

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt des Arbeitskreises ist die Untersuchung der Lipid-Peptid Wechselwirkung auf molekularer Ebene via EPR-Spektroskopie. Die EPR-Spektroskopie ermöglicht es Abstände innerhalb Spinlabel markierter Peptide zu messen und Orientierungen innerhalb von Lipid-Peptid Systemen zu untersuchen. Dabei lässt die Anwendung gepulster EPR-Techniken (DEER bzw. PELDOR) Rückschlüsse auf die Struktur von Peptiden innerhalb von Membranen ziehen. Dies erfordert die Synthese und den Einbau von geeigneten paramagnetischen Molekülen (Spinlabel) in Peptide.

Das im Arbeitskreis entwickelte TOPP-Spinlabel[1]  wurde erfolgreich in ein Lipid-Peptid System inkorporiert und zeigt eine scharfe und konstante Distanzverteilung[2] (Abb.1).

Weiterführend erfolgt die Untersuchung von membrangängigen ß-Peptiden.


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Abbildung 1: Peptidsequenz von WALP24 (oben) und die Strukturen der TOPP- und MTSSL-Spinlabel (unten). PELDOR Experimente von TOPP- und MTSSL-markierten WALP24 Peptiden in verschiedenen Umgebebungen (unten).[2]



Um eine noch schärfere Distanzverteilung und Orientierungsselektion zu erreichen sollen künftig weitere Spinlabel entwickelt werden. Das Projekt ist Teil des Sonderforschungsbereiches 803 (SFB 803, Collaborative Research Center) und wird in enger Kooperation mit der Arbeitsgruppe Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy von Prof. Dr. M. Bennati am Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen bearbeitet.

[1]    S. Stoller, G. Sicoli, T. Y. Baranova, M. Bennati, U. Diederichsen, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 9743-9746.
[2]    K. Halbmair, J. Wegner, U. Diederichsen, M. Bennati, Biophysical Journal 2016, 111, 2345-2348.


Weiterführende Literatur:

  • A. Holt, J. A. Killian, European Biophysics Journal 2010, 39, 609–621.
  • M. M. Haugland, E. A. Anderson, J. E. Lovett, Electron Paramagnetic Resonance 2017, 25, 1–34.
  • I. Tkach, S. Pornsuwan, C. Höbartner, F. Wachowius, S. Sigurdsson, T. Y. Baranova, U. Diederichsen, G. Sicoli, M. Bennati, Physical Chemistry Chemical Physics 2013, 15, 3433 – 3437.
  • I. Tkach, K. Halbmair, C. Höbartner, M. Bennati, Applied Magnetic Resonance 2014, 45, 969 – 979.