Untersuchung von Relaxationszeiten von Lipidmembranen und Proteinen in der Nähe von Umwandlungen mit Hilfe von Drucksprungkalorimetrie

• Applicant: Professor Dr. Thomas Heimburg
• Subject Area: Biophysics
• Term: from 2002 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5359735

Lipidmembranen zeigen Schmelzumwandlungen im Bereich physiologischer Temperaturen. In der Nähe dieser Temperaturen werden Wärmekapazität, Kompressibilität und Biegeelastizität, aber auch die Relaxationszeiten maximal. In biologischen Membranen sind solche Prozesse für die Regelung von Strukturumwandlungen in Proteinen, die in die Membranen eingebettet sind, von potentieller Bedeutung, und damit für enzymatische Reaktionsraten. Auch Proteine durchlaufen eine Umwandlungen, die warme und kalte Denaturierung, deren Kinetik von elementarem Interesse für das Verständnis von Faltungswegen ist. Wir wollen Relaxationszeiten von Lipiden und Proteinen im Millisekunden und Sekundenbereich mit Hilfe von isothermer Drucksprungkalorimetrie messen. In kalorimetrischen Zellen kann die Temperatur auf ein tausenstel Grad genau eingestellt werden kann. Die Messung im Millisekundenbereich ist aber mit konventionellen Kalorimetern nicht möglich. Im Rahmen eines Postdoktorandenprojektes soll eine Drucksprungzelle mit guter adiabatischer Abschirmung und empfindlicher Temperaturmessung gebaut werden. Dies soll in einer Druckkapillare erfolgen, in die sehr kleine, schnelle Thermoelemente integriert werden, deren Signal von einem Nanovoltverstärker aufgezeichnet wird. Die Regelung des Drucks soll zunächst über Gasdruck bis zu 200 bar erfolgen, der mit extern regelbaren Hochdruckventilen reguliert wird. Die Theorie der Relaxationsprozesse in Membranen soll entwickelt werden, und Relaxationszeiten in Lipidsystemen und an der Denaturierungstemperatur von Protein bestimmt werden.

• DFG Programme: Research Grants