Dielectric relaxation spectroscopy of proteins in solution

Diese Arbeit beschreibt eine Untersuchung von Protein-Wasser Wechselwirkungen, Proteinfaltung und Proteinaggregation von gelösten Proteinen mittels dielektrischer Relaxationsspektroskopie (DRS). Anhand von DRS (MHz/GHz Bereich) der Modellsysteme Ribonuklease A und des amphiphilen Peptids N-acetyl-leucinamid wurden dabei neue Einblicke in die Dynamik der Protein-Wasser Wechselwirkung gewonnen. Untersuchungen der Proteinstabilität anhand des RNase-Harnstoff-Systems hat ergeben, dass die DRS sehr sensitiv auf die Protein-Harnstoffwechselwirkung reagiert. Wie die Ergebnisse der Aggregationsstudien von bovinem Insulin bei verschiedenen pH-Bedingungen zeigen, ist die DRS eine geeignete Methode um die Oligomerisation von Proteinenvon langreichweitigen elektrostatischer Wechselwirkungen zu unterscheiden.This thesis provides new dielectric relaxation spectroscopy (DRS) insights into protein-water interactions, protein folding and self-association of proteins in solutions. By carrying out comprehensive dielectric relaxation experiments in the MHz/GHz regime on a model protein; Ribonuclease A, and also on a model amphiphilic peptide; N-acety-leucine amide (NALA), it is shown that the juxtaposition of the current results with the other experimental and theoretical studies provide rational and unified view into protein-water dynamics. Further, to assess the protein stability we investigate RNase-Urea interactions and thereby demonstrate utility of DRS in unraveling subtle mechanisms action of urea on proteins. Finally, by considering the self-association of bovine insulin at acidic and basic pH we show that dielectric spectroscopy is a powerful experimental tool which can distinguish long-range interactions from protein oligomerisatio