Zeitaufgelöste Infrarotspektroskopie von Redoxproteinen in einem biomimetrischen Membransystem

Christoph Steininger

    Publikation: AbschlussarbeitMasterarbeit

    Abstract

    Der respiratorische Enzymkomplex Cytochrom c Oxidase des Bakteriums Rhodobacter sphaeroides wurde mittels FTIR-Spektroskopie untersucht. Dazu wurde dieser auf einer Two-Layer Gold Surface immobilisiert, welche sich auf einem Siliziumkristall befindet. Zur Erzeugung nativer Bedingungen wurde eine biomimetische Membran um das Enzym gebildet. Mittels zeitaufgelöster oberflächenverstärkter Absorptions-Infrarotspektroskopie wurde die Veränderung der Sekundärstruktur unter anaeroben Bedingungen während elektrochemisch modulierter Anregung beobachtet. Die Amid I Bande wurde mittels, aus phasensensitiver Detektion erhaltenen Parametern, in einzelne, verschiedenen Redoxzentren zugeordneten Komponenten aufgetrennt. In den Absorptionsspektren konnten große Änderungen der Sekundärstruktur aufgrund der Veränderung der Redoxzustände beobachtet werden. Zur Auswertung der Messungen wurde das erweiterte Modell des Elektronentransfers an die Daten von drei Redoxzentren angefittet. Die Ergebnisse konnten trotz Abweichungen gut mit den bereits aus Messungen mittels Cyclovoltammetrie erhaltenen Daten verglichen werden. Versuche unter aeroben Bedingungen zeigten, dass sich diese Spektren von den Messungen unter anaeroben Bedingungen unterscheiden. The respiratory enzyme complex Cytochrome c Oxidase from the bacteria Rhodobacter sphaeroides was investigated using FTIR-spectroscopy. For this purpose, CcO was immobilised on a two-layer gold surface, which had been attached on a silicone ATR-crystal. In order to mimick physiological conditions, a bilayer lipid membrane was spanned around the enzyme complexes. Changes of the secondary structure were observed using time-resolved surface enhanced absorption infrared spectroscopy during electrochemical modulation under anaerobic conditions. The amide I band has been deconvoluted into single bands, using parameters obtained from phase-sensitive detection. These bands were then assigned to different functional groups, which could be attributed to different redox centers. We were thus able to observe conformation changes of the secondary structure as a function of changes of the redoxstates. For analysis purposes, the extended sequential four electron transfer modelwas fitted to the data. The results are consistent with previous findings from cyclic voltammetriy. Experiments under aerobic conditions show significant differences to the measurements obtained under anaerobic conditions.
    OriginalspracheDeutsch
    Gradverleihende Hochschule
    • Medical University of Vienna
    Betreuer/-in / Berater/-in
    • Kautek, Wolfgang, Betreuer:in, Externe Person
    Datum der Bewilligung27 Aug. 2013
    PublikationsstatusVeröffentlicht - 2013

    Research Field

    • Biosensor Technologies

    Schlagwörter

    • Infrarotspektroskopie
    • Cytochrom c Oxidase

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