Design von Flavoproteinen für Spin-Hyperpolarisierung in der NMR

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Jörg Matysik; Professorin Dr. Kirsten Zeitler
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Biologische und Biomimetische Chemie ; Biophysik ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457022772

Eine der empfindlichsten spektroskopischen Methoden, die Fluoreszenzmikroskopie, beruht auf spezifischen Fluoreszenzmitteln wie dem Grünen fluoreszierendem Protein (GFP), das durch Verwendung spezifischer Oberflächenmarker den Kontrast in der Bildgebung verursacht. Die Magnetresonanztomographie (MRT) würde von analogen Mitteln profitieren, die bei Beleuchtung eine Kernspinhyperpolarisation erzeugen und auch solche selektiven Oberflächenmarker tragen. Als ersten Schritt auf diesem Weg werden wir hier den Festkörper-Photo-CIDNP-Effekt (photochemisch induzierte dynamische Kernpolarisation) als Quelle für die Kernspinhyperpolarisation verwenden, der in kleinen Flavoproteinen auftritt, die als LOV-Domänen bezeichnet werden.Wir werden die LOV-Domäne modifizieren, indem wir sowohl den Elektronendonor und den Elektronenakzeptor als auch den Abstand zwischen Donor und Akzeptor ändern. Darüber hinaus wollen wir eine Donorenkette aufbauen, wie sie in größeren Flavoproteinen wie z.B. den Photolyasen vorkommt. Wir wollen die Magnetfeldabhängigkeit und die optimale Effizienz empirisch untersuchen, um die relevanten Mechanismen der lichtinduzierten 1H-, 13C- und 15N-Hyperpolarisation zu untersuchen, ungewünschte Nebenreaktionen zu unterdrücken und die Bedingungen für bestimmte Experimente zu optimieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, Russische Föderation
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Günter Grampp; Professor Dr. Konstantin Ivanov, bis 3/2022; Professorin Dr. Alexandra Yurkovskaya, bis 3/2022