Ladungstransport in Proteinen fern vom Gleichgewicht

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Koslowski
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431945604

Elektronentransfer in Proteinen ist eine essentielle biochemische Reaktion, die in allen Organismen anzutreffen ist. In biologischen Systemen sind Ladungsträger lokalisiert , sie hüpfen thermisch aktiviert zwischen den Kofaktoren als Zentren der Lokalisierung von Exzessladungen. Die Reduktion der Wechselwirkungen in komplexen Aggregaten aus Proteinen und Kofaktoren auf Systeme mit wenigen Freiheitsgrade ist eines der zentralen Probleme der theoretischen Chemie und Physik des biologischen Ladungstransfers.Als Teil der Forschergruppe "Reducing complexity of nonequilibrium Systems", wollen wir den Transport von Ladung durch Proteine unter Nichtgleichgewichts-Bedingungen wie externen Feldern oder Ladungen berechnen und verstehen. Transport durch Membranen und Nanostrukturen findet fern vom Gleichgewicht statt und liegt außerhalb des Gültigkeitsbereichs linearer Antworttheorien. Durch dielektrische Theorie und atomistische Simulationen wollen wir die Komplexität der Systeme reduzieren. Die so erzeugten Modelle werden durch die Kirchhoffschen Gleichungen für Potentiale und Ströme und Mastergleichungen für die Ladungen beschrieben. Dieser klassische Ansatz wird kontinuierlich durch hochwertige quantenmechanische Ansätze validiert.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5099: Reduktion der Komplexität von Nichtgleichgewichtssystemen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Michael Thoss