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- Biophysikalische Analyse des eukaryotischen Proteorhodopsins OR1 aus Oxyrrhis marina (2013)
- In dieser Arbeit wurde das Protein OR1 ausführlich charakterisiert und die Grundlage für weitere Studien an diesem Protein gelegt. Die Zielsetzung dieser Arbeit bestand primär in der biophysikalischen Analyse eines eukaryotischen Proteorhodopsins, da bislang keine Daten zu diesen vorlagen. Dieser Ansatz ist vergleichbar mit der Studie am BR ähnlichen Rhodopsin aus dem Pilz Leptosphaeria maculans (Waschuk et al. 2005). Auch wenn man aus den Eigenschaften von OR1 keine Signatur für eukaryotische PRs herausfiltern kann, so weist OR1 eine Reihe von Charakteristika auf, die es wert sind weiterbearbeitet zu werden. Zu den hervorzuhebenden Ergebnissen dieser Arbeit zählen: (1) OR1 zeigte in der methylotrophen Hefe Pichia pastoris ein hohes Expressionsniveau weit über der gewohnten Ausbeute bei Membranproteinen. (2) OR1 offenbarte sich als Proteorhodopsin mit BR ähnlichen Eigenschaften wie dem niedrigen pKs-Wert des Protonenakzeptors und damit guten Protonenpumpeigenschaften über einen großen pH-Bereich. Auch bindet OR1 keinen zweiten Chromophor, was die nahen Verwandten GR und XR hingegen tun. (3) OR1 demonstriert, dass die Konfiguration des komplexen Gegenions von Proteorhodopsinen stark variiert und sich anscheinend flexibel den physiologischen Erfordernissen des jeweiligen Organismus anpasst. In diesem Zusammenhang spielt auch das konservierte Histidin eine Rolle, da es den primären Protonenakzeptor beeinflusst. Bei OR1 stellte sich heraus, dass das Histidin den pKs Wert der D100 Position nicht signifikant beeinflusst. (4) OR1 wurde mit 13C und 15N Atomen erfolgreich markiert und das entwickelte Protokoll für die Rekonstitution bewährte sich. Die Proteoliposomen des Wildtyps gaben sehr gut aufgelöste Festkörper-NMR Spektren. In Zukunft sind somit ausführliche NMR Studien an OR1 möglich.
- Enantioselective fragmentation of an achiral molecule in a strong laser field (2019)
- Chirality is omnipresent in living nature. On the single molecule level, the response of a chiral species to a chiral probe depends on their respective handedness. A prominent example is the difference in the interaction of a chiral molecule with left or right circularly polarized light. In the present study, we show by Coulomb explosion imaging that circularly polarized light can also induce a chiral fragmentation of a planar and thus achiral molecule. The observed enantiomer strongly depends on the orientation of the molecule with respect to the light propagation direction and the helicity of the ionizing light. This finding might trigger new approaches to improve laser-driven enantioselective chemical synthesis.
- Neuronale Netze zur Auswertung von Delay Line Detektoren (2012)
- In der Atom- und Molekülphysik werden häufig Multichannelplate Detektoren mit Delay-Line-Auslese eingesetzt. Um eine große Präzision und eine hohe Reaktionsrate zu erhalten, ist es wichtig, dass alle Daten genau analysiert werden können. Die aktuelle Methode der Datenanalyse stößt dabei auf Probleme, wenn mehrere Teilchen kurz hintereinander auf den Detektor treffen. In dieser Arbeit wird versucht, ein neuronales Netz so zu trainieren, dass es eine bessere Datenanalyse liefert. Hierzu wird im ersten Kapitel der Detektoraufbau beschrieben, um zu verstehen, woher die einzelnen Signale kommen und wie sie zu interpretieren sind. Im zweiten Kapitel wird dann die Theorie vorgestellt, auf der neuronale Netze basieren. Das dritte Kapitel gibt einen kurzen Überblick über die benutzte Technik. Im vierten und fünften Kapitel werden die Ergebnisse dieser Arbeit vorgestellt. Im abschließenden sechsten Kapitel werden die Ergebnisse zusammengefasst und ein Ausblick auf weitere mögliche Projekte gegeben.
- Benjamin doubaliphotoelectron diffraction imaging of a molecular breakup using an x-ray free-electron laser (2020)
- A central motivation for the development of x-ray free-electron lasers has been the prospect of time-resolved single-molecule imaging with atomic resolution. Here, we show that x-ray photoelectron diffraction—where a photoelectron emitted after x-ray absorption illuminates the molecular structure from within—can be used to image the increase of the internuclear distance during the x-ray-induced fragmentation of an O2 molecule. By measuring the molecular-frame photoelectron emission patterns for a two-photon sequential K-shell ionization in coincidence with the fragment ions, and by sorting the data as a function of the measured kinetic energy release, we can resolve the elongation of the molecular bond by approximately 1.2 a.u. within the duration of the x-ray pulse. The experiment paves the road toward time-resolved pump-probe photoelectron diffraction imaging at high-repetition-rate x-ray free-electron lasers.
