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Proteinbewegungen

Molecular tumbling - Molekülbewegung in Lösung

Globuläre Proteine in Lösung bewegen sich - ein Vorgang, der als molecular tumbling oder molekulares Taumeln bezeichnet wird. Die Frequenz dieser Bewegung wird üblicherweise als rotational correlation time (f) angegeben. Für eine starre Kugel ergibt sich:

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Abb.1
Gleichung 1

V = Volumen des Moleküls, h = Viskosität des Mediums, k = Boltzmann-Konstante und T = absolute Temperatur

Wenn man davon ausgeht, dass die relative Molekülmasse Mr und das Volumen V eines Moleküls korrelieren, ergibt sich aus Gleichung 1 vereinfacht:

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Abb.2
Gleichung 2

In der Praxis hat das molekulare Taumeln eines Proteins Auswirkungen auf die paramagnetische Elektronenresonanz (EPR)- und NMR-Spektren. EPR-Linien verbreitern sich mit zunehmender rotational correlation time, so dass sich aus der Linienbreite eines Proteins mit bekannter molekularer Masse die Korrelationszeit berechnen lässt. Bei der konventionellen NMR-Spektroskopie verbreitern sich zwar auch die Linien mit zunehmender Korrelationszeit, aber ab Korrelationszeiten von über 20 ns (entsprechend einer molekularen Masse von über 40.000) ist eine Analyse kaum noch möglich.

Wenn in den Spektren von großen Molekülen mit langer Korrelationszeit scharfe Linien auftreten, so ist das ein Hinweis auf Gruppen mit eigener, unabhängiger Bewegung im Protein.

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