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Visualizing Molecular Structural Dynamics

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Dynamische Molekularveränderungen abbilden

Die europäische Forschung wendet die Weitwinkelröntgenstreuung (Wide-Angle X-ray Scattering, WAXS) an, um zu analysieren, was in einer Vielzahl von molekularen Systemen vor sich geht. Spannende Anwendungen der Dynamik von Molekülstrukturen finden sich ebenso bei der Alzheimer-Krankheit wie auch in Photovoltaikanlagen.

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Das EU-finanzierte Projekt "Visualizing molecular structural dynamics" (VISDYNAMICS) hat ferner das zeitaufgelöste WAXS-Verfahren entwickelt, um die strukturelle Dynamik molekularer Systeme zu visualisieren. Das Forschungsvorhaben beinhaltete ein überarbeitetes rechnerisches Analyseverfahren, mit dem die Daten aus dem Beugungsverfahren analysiert werden. Den Forschern gelang die erfolgreiche Entwicklung und Erweiterung der Anwendung des zeitaufgelösten WAXS-Verfahrens. Eine wissenschaftliche Arbeit über die Ergebnisse erschien in dem von Experten begutachteten Journal of Applied Crystallography. Bei der Arbeit konzentrierte man sich auf die Fusion von Lipiddoppelschichten. Was die Ausbildung der strukturellen Grundlage von Zellmembranen einschließlich der Transportsysteme und der äußeren Zellmembran selbst betrifft, sind Lipiddoppelschichten ein wichtiges Ziel der biomedizinischen Forschung. Der Doppelschicht-Fusionsprozess geschieht bei vielen wichtigen Vorgängen in der Zelle, etwa beim Abtransport von Abfällen und Eintragen von Pathogenen in das Innere der Zelle. Das Team ermittelte eine große strukturelle Neuordnung in einem sensorischen Photorezeptorprotein. Das Protein ist an der Erfassung von Lichtmengen bei Pflanzen, Bakterien und Pilze beteiligt, wobei es Veränderungen unterliegt und im zellulären Signalnetzwerk mitwirkt. VISDYNAMICS verfeinerte und schuf ein Analysesystem für ein Abbildungsverfahren, um die Kristallstruktur von Polymeren zu bestimmen. Da Polymere buchstäblich das Rückgrat vieler industrieller Materialien auf biologischer und organischer Basis bilden, steht dem verfeinerten WAXS-Verfahren eine breite Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten offen.

Schlüsselbegriffe

Weitwinkelröntgenstreuung, Röntgenweitwinkelstreuung, molekulare Systeme, Lipiddoppelschichten, Photorezeptorprotein, Polymere

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