Untersuchung der Struktur-Funktions-Beziehung der lichtgetriebenen Protonenpumpe Bakteriorhodopsin mittels UV-Vis-, FTIR-Spektroskopie und Röntgenbeugung

Für die Bearbeitung der Fragestellung, welche Photozyklusintermediate Strukturänderungen gegenüber dem Grundzustand von BR zeigen, erwies sich der kombinierte Einsatz von UV-Vis-, FTIR- und Röntgenbeugungsmessungen von großem Vorteil. Die spektroskopischen Messungen an den Proben des BR-Wildtyps, des 9-Desmethyl-Retinal BR, der BR Mutante Asp96Asn und der BR Doppelmutante Leu93Ala/Asp96Asn dienten nicht nur zur Charakterisierung der Proben unter den unterschiedlichenphysiko-chemischen Bedingungen, sondern auch zur Kontrolle, bzw. Charakterisierung des Probenzustandes während der Strukturuntersuchungen mit Röntgenbeugung. Auf diese Weise konnten für die BR Photozyklusintermediate M, N und N/O die strukturellen Änderungen des Moleküls gegenüber der Struktur des lichtadaptierten BR Grundzustandes untersucht werden. Durch die Variation der Hydratation der BR Mutante Asp96Asn ließ sich zeigen, daß der zuvor von Varo et al.[67,68] postulierte irreversible Schritt zwischen den Intermediaten M$_{1}$ und M$_{2}$ wirklich auftritt. Proben, die im M$_{1}$-Zustand eingefangen worden waren, zeigten nicht die für den M-Zustand charakteristischen Strukturänderungen [43,47,48]. Hingegen zeigten die Proben im M$_{2}$-Zustand diese Strukturänderungen deutlich. Also treten die Strukturänderungen erst mit dem Übergang von dem M$_{1}$- zum M$_{2}$-Zustand auf und sind wahrscheinlich der notwendige irreversible Schritt für den gerichteten Protonentranstport. Die strukturelle Trennung des M$_{1}$- vom M$_{2}$-Zustand ließ sich auch durch kinetische Röntgenbeugungsmessungen an der Doppelmutante Leu93Ala/Asp96Asn nachweisen. Bei einem hohen pH-Wert zeigt die Probe nach Blitzlichtanregung Intensitätsänderungen, die für den M-Zustand bekannt sind. Im Gegensatz zu den früheren Messungen [43], konnte nicht nur [...