Infrared spectroscopic modeling of molecular processes in biological systems

Promotie: dhr. C. Liang, 11.00 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Infrared spectroscopic modeling of molecular processes in biological systems

Promotor(s): prof.dr. J. Knoester

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Infraroodspectroscopie brengt moleculaire processen in biologische systemen in beeld

Moleculen trillen op verschillende manieren, zoals door het buigen en strekken van hun chemische bindingen. De trilfrequenties zijn sterk gecorreleerd met de structuur en dynamica van de moleculen en goed in beeld te brengen met infraroodspectroscopie.

In biologische systemen spelen moleculen in waterige oplossing een belangrijke rol in talrijke processen. Om te begrijpen hoe deze processen zich verhouden met de moleculaire structuur en dynamica van de moleculen is een methode nodig die zowel de structuur als de verandering van de structuur in de tijd in beeld kan brengen. Infraroodspectroscopie leent zich daar vooral goed voor als het infrarode licht in snelle frequentie van korte pulsen op de moleculen wordt losgelaten.

Dankzij de snelle ontwikkeling van lasertechnologie zijn er nu femtoseconde-lasersystemen beschikbaar, die gebruikt kunnen worden in multidimensionale infraroodspectroscopie om zeer snelle dynamica in complexe systemen te onderzoeken. Multidimensionale infraroodspectroscopieën gebruiken een serie van laserpulsen, met zorgvuldig geselecteerde onderlinge tijdsverschillen, om dynamische eigenschappen van het betreffende systeem te kunnen onderzoeken. Chungwen Lian gebruikte deze techniek voor onderzoek van de dynamiek van de eiwitsystemen die het transport van protonen door het celmembranen verzorgen. Dat zijn een soort poorten die open en dicht kunnen gaan. Lian ontdekte onder meer dat Lineair-Dichroïsme InfraRoodspectroscopie (LDIR) heel gevoelig is voor de oriëntatie van de transmembraanhelices, die kantelen tijdens het openen. Vervolgens kan Somfrequentiespectroscopie gebruikt worden om de tussenliggende toestand te onderscheiden.

Chungwen Lian (Taiwan, 1979) studeerde natuurkunde aan de Fudan University (Shanghai). Hetonderzoek werd uitgevoerd bij het Zernike Institute for Advanced Materials.