Resolving local structures and dynamics of proteins with 2D IR spectroscopy

Infraroodlaser volgt eiwit 3D-structuur van stap tot stap tijdens een reactie Eiwitten zijn met hun vele mechanische en biochemische functies, essentiële onderdelen van organismen. Zo zorgt elastine voor elasticiteit in levende wezens en worden chemische reacties in organismen gekatalyseerd en geactiveerd door enzymen. Voor de functie van een eiwit is de structuur ervan erg belangrijk. Deze structuur ontstaat doordat het eiwit zich spontaan vouwt in een drie-dimensionale structuur met de minste vrije energie. Als dit proces leidt tot een verkeerde structuur, kan dit ziekten als de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson, diabetes type II en kanker veroorzaken. Om te begrijpen hoe een eiwit functioneert, is het dus erg belangrijk om de structuur ervan te achterhalen. Het achterhalen van deze structuur tijdens een biochemische reactie is een grote uitdaging. Dit komt doordat er verschillende processen plaatsvinden op verschillende tijdschalen, variërend van één seconde tot één biljardste van een seconde. Wij hebben een methode ontwikkeld die ultrasnelle structuurveranderingen (één miljardste seconde) kan oplossen. Voor deze methode worden computersimulaties gecombineerd met experimenten waarin infraroodlasers worden gebruikt om de moleculaire vibraties van het eiwit te kunnen meten. Deze methode kan worden gebruikt om tijdens een reactie zowel de verschillende tussenvormen van een eiwit als de tijdschaal waarmee deze van structuur verandert te kunnen identificeren.