Theoretische Untersuchungen zur Dynamik spinmarkierter Proteine

Abstract

Eine grundlegende Analyse experimenteller ESR-Spektren setzt ein detailliertes Verständnis der molekularen Dynamik von Spinsonden in der Proteinumgebung voraus. In dieser Arbeit wurde der Zusammenhang zwischen dem dynamischen Verhalten einer der am häufigsten zum Einsatz kommenden Spinsonde, MTSSL, und der Wechselwirkung mit der molekularen Umgebung untersucht, um ein besseres Verständnis experimenteller ESR-Spektren zu ermöglichen. Zu diesem Zweck wurde die molekulare Dynamik der Spinsonde in einem dem T4 Lysozym entnommenen Modellsystem mit Hilfe einer Kombination aus MD- und BD-Simulationen analysiert. Das hierfür benötigte Kraftfeld der Spinsonde wurde aus ab initio Rechnungen gewonnen und bietet eine gute Darstellung der internen Dynamik der Spinsonde, da sich die experimentellen ESR-Spektren mit Hilfe der verwandten Parametrisierungen reproduzieren lassen.

A fundamental analysis of experimental EPR spectra requires an explicit understanding of the molecular dynamics of spin labels in protein environments. In this thesis the connection between the dynamical behavior of one of the most often used spin labels, MTSSL, and its interaction with the molecular environment was investigated to gain a better understanding of experimental EPR spectra. For this cause the molecular dynamics of the spin label was investigated in a model system taken out of T4 Lysozyme. It was analyzed with a combination of MD- and BD calculations. The required force field of the spin label was extracted from ab initio calculations and offers a good representation of the internal dynamics of the spin label, as experimental spectra can be reproduced well with the chosen parameterization.