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Nicole Pfleger

• Die Familie der Proteorhodopsine (PR) besteht aus Hunderten von PR Molekülen, die unter Lichteinwirkung Protonen pumpen und somit eine bedeutende Rolle für die Energiegewinnung spielen könnten. Da der pKa Wert des Proton Akzeptors der Schiff‘schen Base (SB) (~7.2) dem pH Wertes der Ozeane (~7.9) ähnelt, wird auch über eine regulatorische Funktion spekuliert. Wird in Erwägung gezogen, dass 24 000 PR Moleküle pro SAR86 Zelle vorhanden sind (Beja et al. 2001) und dass 13% der Bakterien der Meeresoberfläche PR besitzen (Sabehi et al. 2005) liefert dieses Protein wahrscheinlich einen bedeutenden Energiebeitrag neben der Photosynthese. Einblicke in den Mechanismus der Energieumwandlung erfordern sowohl die Untersuchung des Chromophores, welches die Lichtenergie absorbiert als auch der Struktur des Apoproteins, das durch die Generierung eines Protonengradienten zur Energiegewinnung beiträgt. Der Fokus der Doktorarbeit liegt auf dem Chromophor und seiner Umgebung. Eine erste Charakterisierung der SB und des Retinals erfolgt durch UV/VIS und NMR Messungen (Pfleger et al. 2008). Die 13C chemische Verschiebungen von 10,11-13C2 Retinal und die 15N chemische Verschiebung der protonierten SB, gebildet durch K231, zeigt eindeutig, dass im Grundzustand nur eine Konformation der Retinals, all-trans, vorliegt. Die 15N chemische Verschiebung weist außerdem auf eine starke Wechselwirkung der SB mit ihren Gegenionen hin. Desweiteren kann durch Messungen der 15N chemischen Verschiebung der SB bei verschiedenen pH Werten der pKa Wert der SB abgeschätzt werden, auf ~12. Diese Stabilisierung der positiv geladenen protonierten Form der SB weist auf die Existenz eines Wasserclusters hin, das durch die hohe Dielektrizitätskonstante die protonierte Form der SB stabilisieren könnte. Um zu überprüfen, ob Wasser an der SB gebunden ist, wird ein sogenanntes 15N-1H HETCOR Experiment durchgeführt. Der Bereich der 15N chemischen Verschiebung der SB korreliert mit einer Protonenresonanz bei ~5 ppm, welche im Bereich einer Wasserresonanz liegt und die durch D2O austauschbar ist. Dies indiziert eine wichtige Bedeutung von Wasser in der Nähe der SB für die Funktion von PR. Der Einfluss von Mutationen des Histidins H75 und des Aspartats D97 auf die 15N chemische Verschiebung der SB sowie die Auswirkung von Histidinmutationen auf das Chromophor deuten eine direkte Wechselwirkung von Aspartat 97 und der SB an, nicht aber eine direkte Wechselwirkung von H75 und der SB. Neben dem Chromophor ist außerdem das Signalpeptid Gegenstand der Untersuchung der Doktorarbeit. Motivation für die Untersuchung war die Inhomogenität der Proben, die im Zusammenhang mit ungleich prozessiertem PR stehen könnten. Ein zweiter Teil beschäftigt sich mit neuen Konzepten der Datenaufnahme, da das S/R in der Festkörper NMR ein limitierender Faktor darstellt. Diese beinhalten Verstärkung der Relaxation (RELOAD) sowie die Refokussierung von T2 bei Verwendung eines Prozessierungsschrittes, der „half echo alternating transformation“ (HEAT).