Theory of Amid vibrational dynamics in polypeptides and proteins

• Applicant: Privatdozent Dr. Volkhard May
• Subject Area: Theoretical Chemistry: Electronic Structure, Dynamics, Simulation
• Term: from 2002 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5358959

Es ist gut bekannt, dass die hochfrequenten Amid1-Schwingungen der Aminogruppen in Polypeptiden und Proteinen über eine Resonanzwechselwirkung untereinander koppeln. Die in Analogie zu Frenkel-Exzitonen in Farbstoffaggregaten und Chromophor-Komplexen resultierende Delokalisierung und charakteristische Niveauverschiebung korrespondiert zur räumlichen Anordnung der Aminogruppen und damit zur dreidimensionalen Struktur des gesamten Moleküls. Eine einfache Infrarot-Absorptionsspektroskopie erlaubt nur sehr unspezifisch, die Amid1-Exzitonen-Niveaus in Relation zur Molekülstruktur zu stellen. Daher wurde kürzlich eine zweidimensionale Femtosekunden-Infrarotspektroskopie vorgeschlagen, die auch höhere Exzitonen-Mannigfaltigkeiten (Zwei-Exzitonen-Zustände etc.) detektiert. Um damit einen besseren Zugang zur räumlichen Struktur von Polypeptiden und Proteinen zu erhalten, ist eine genau Analyse der Messdaten erforderlich. Die ausgearbeitet vorliegende Theorie zur Beschreibung der dissipativen Multi-Exziton-Dynamik in photosynthetischen Antennensystemen soll daher auf die Amid1-Anregung von Proteinen übertragen werden. Insbesondere soll geklärt werden, bis zu welcher Komplexität der Proteinstruktur verschiedene mehrpuls-spektroskopische Methoden verlässliche Aussagen zur Struktur erlauben.

• DFG Programme: Research Grants