High field spin label ESR spectroscopy on biological lipid and membrane systems

• Applicant: Professor Dr. Derek Marsh
• Subject Area: Biophysics
• Term: from 1998 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5131112

Die 94 GHz-Elektronenspinresonanz-Spektroskopie soll für einen großen Bereich unterschiedlicher Spin-Label-Experimente mit biologischen Membranen eingesetzt werden. Solche Untersuchungen sollten für Spin-Label-ESR-Messungen an biologischen Systemen im allgemeinen repräsentativ sein. Ein sehr ergiebiges Modell dafür sind Membrane, weil sie anisotropisch sind und sich die charakteristischen Zeitmaßstäbe von Membran-Lipid- und Proteinbewegungen an diejenigen anpassen, auf die Nitroxyd-Spin-Label-ESR optimal anspricht. 94 GHz-ESR wird diesen Empfindlichkeitsbereich erweitern. Weitere wichtige Vorteile des 94 GHz-ESR sind: die größere spektrale Auflösung bei häufig in Membranuntersuchungen vorkommenden Zweikomponenten-Spin-Label-ESR-Spektren, die Empfindlichkeit gegen nicht axiale Bewegungen sowie die Auswirkung auf Relaxationszeiten und dadurch auf die Empfindlichkeit gegen Austauschprozesse und strukturelle T1-Relaxationsverstärkungen. Im Rahmen des beantragten Projektes konzentrieren wir uns darauf, die Lateralordnung von Lipiden durch Cholesterol, die wir durch 94 GHz-Messungen und durch Spektralsimulationen gefunden haben, zur Untersuchung der fluide-fluide Phasenseparation, des Phasendiagramms von Cholesterol-Lipid-Mischungen und anderer damit zusammmenhängenden Themen zu nutzen. Diese biophysikalischen Untersuchungen sind für die Sphingolipid-Raft-Hypothese in der Zellbiologie von großer Relevanz. Weiterhin ist es geplant, mit 94 GHz-Messungen Lipid-Protein-Wechselwirkungen zu untersuchen.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1051: Hochfeld-EPR in Biologie, Chemie und Physik
• International Connection: Russia
• Participating Person: Dr. Vsevolod A. Livshits