Eine DFG-Forschergruppe aus Chemikern und Physikern der Universität Paderborn untersucht den Elektronentransfer mithilfe spezieller Laser. Die bisherigen Ergebnisse geben der bioanorganischen Forschung starke Impulse. Nun wurde der Forschungsverbund von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) verlängert.
Die Übertragung von Elektronen und Sauerstoff sind elementare Prozesse, die trotz intensiver Studien immer noch nicht ganz verstanden sind. Hier setzt seit dem Jahr 2011 die Arbeit der DFG-Forschergruppe „Dynamik von Elektronentransferprozessen an Übergangsmetallzentren in biologischen und bioanorganischen Systemen“ an. „In der bioanorganischen Chemie des Kupfers ist es unserer Gruppe seither gelungen, wesentlich zur Aufklärung der Rolle dieses Metalls in Cytochrom-c-Oxidasen beizutragen“, so Prof. Dr. Gerald Henkel vom Department Chemie der Universität Paderborn. Er bildet nun zusammen mit Prof. Dr. Sonja Herres-Pawlis von der LMU München das neue Sprecherteam der Forschergruppe. Die Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft wurde um drei Jahre verlängert, damit die hochschulübergreifenden Forschungsarbeiten fortgeführt werden können. Der Forschungsverbund wird insgesamt mit vier Millionen Euro gefördert.
„Unsere Forschergruppe nutzt die außerordentlich weit reichenden Möglichkeiten von Laser- und Synchroton-basierten Strahlungsquellen, um den Elektronen- und Sauerstofftransfer in der Natur aufzuklären“, sagt Henkel. Im Mittelpunkt der Forschung stehen dabei zeitaufgelöste Experimente mit extrem kurzen Photonenpulsen, die die Abläufe der untersuchten Reaktionen wie in einem Film in extrem starker Zeitlupe vor Auge führen können. Derartige Ergebnisse lassen sich mit konventionellem Licht prinzipiell nicht erzielen, sind aber mit den neuen gepulsten Strahlungsquellen nunmehr in Reichweite gerückt.
Die Wissenschaftler untersuchen an chemischen Modellsystemen für essentielle Kupferproteine, welche Wege die Elektronen nehmen, wenn sie durch Licht auf die Reise geschickt werden. Die Arbeiten finden unter anderem am Deutschen Elektronen-Synchrotron und dort am Center of Free Electron Laser Science in Hamburg statt, wo die Arbeitsgruppen um Prof. Dr. Michael Rübhausen und Prof. Dr. Henry Chapman ebenfalls an der Forschergruppe beteiligt sind.
„Die Studien am neuartigen freien Elektronenlaser erlauben den Durchbruch auf dem Gebiet der Erforschung dynamischer Eigenschaften auf der Zeit- und Längenskala atomarer Bewegungen“, sagt Henkel. Zu den bisherigen Studien sind mehrere Veröffentlichungen, unter anderem in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie, erschienen. „Sie konnten der bioanorganischen Forschung im Bereich der Metalloenzyme starke Impulse geben“, so Henkel.
An der interdisziplinären Forschergruppe sind neben Prof. Dr. Gerald Henkel von der Universität Paderborn und Prof. Dr. Sonja Herres-Pawlis von der LMU München des Weiteren Prof. Dr. Matthias Bauer, Dr. Uwe Gerstmann und Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt von der Universität Paderborn beteiligt.
