30. Juni 2015 : Bestimmung der Reduktionspotentiale von Ferredoxinen - Ankopplung des ET an weitere Redoxenzyme

Bachelor / Masterarbeit Themenausgabe: 30.06.2015 Betreuer: Prof. L. Walder

Ferredoxine gehören zu den Redoxenzymen. Die Redox-aktive Gruppe ist ein Eisen-Schwefel Cluster bestehend aus 2 Fe Ionen, 2 überbrückenden S^2- und 4 deprotonierten Cystein-Schwefeln aus einer entsprechend gefalteten Polypeptid-Kette.
Der Redoxprozess entspricht formal dem Prozess:
Fe^III + e^-     ↔    Fe^II           E^o
an einem der beiden Fe^-- Ionen. Die Konformation (Ligandennähe, geometrische Lage der Liganden etc.) bewirkt ein Tuning des Normalreduktionspotentiales E^o von ca. -0.1 bis -0.5 V. Die Lage des Potentiales ist typisch für die Funktion des Ferredoxins in der Zelle. Verschiedene Ferredoxine aus der AG von Prof. R. Scheibe stehen zur Verfügung. Direkter Elektronentransfer an einer üblichen Elektrode wird durch die isolierenden Eigenschaften der Polypeptidkette stark behindert. Einfache cyklische Voltammetrie an einer planaren Makroelektrode zur Bestimmung von E^o ist deshalb nicht möglich. Es sollen folgende Methoden zur Bestimmung des E^o der Ferredoxine geprüft werden:
1. Verwendung von mehreren Mediatoren mit verschiedenem E^o, die zum Eisen-Cluster diffundieren können und die auch mit einer makroskopischen Elektrode in elektrochemischem Kontakt stehen. Dabei soll der Redoxzustand des Eisen-Clusters als Funktion des Elektrodenpotentials gemessen werden.
2. Modifikation von Kohlenstoff-Nanoröhren und Graphen mit den Ferredoxinen. Die CNTs und das Graphen erlauben direkten Kontakt zwischen Elektrode und Eisen-Cluster, wodurch mittels cyklischer Voltammetrie das E^o der Ferredoxine zugänglich sein sollten.
3. Eventuell soll zudem die elektrochemische Ankopplung des Ferredoxins an ein weiteres Protein wie die NAD+ Reduktase etc untersucht werden.