Moderne Elektronenparamagnetspektroskopie hat ihren Weg in fast jedes wissenschaftliche Feld gefunden. Wohingegen jedoch die meisten Methoden, die so fachübergreifend Verwendung finden, durch breite Anwendbarkeit und einfache Nutzung charakterisiert sind, ist es bei EPR eher umgekehrt. Unzählige Experimente mit unzähligen Variationen je nach Probe. Und alle zeigen einen etwas anderen Ausschnitt des Gesamtbildes. Diese Unterschiede können genutzt werden, um Eigenschaften komplizierter Systeme mithilfe verschiedener Experimente und Parameter auseinander zu ziehen. Diese Arbeit demonstriert, wie ein kleines Set von EPR-Methoden genutzt werden kann, um in verschiedenen Systemen sonst nur schwierig zugängliche Informationen zu extrahieren. Obwohl sie wohl unterschiedlicher nicht sein könnten, sind sowohl Ribonukleotidreduktase (RNR) als auch Guanin-Quadruplexe (GQs) instrumental für Leben, wie wir es kennen. Wo die Rolle von RNR darin besteht, als einziges Enzym neue Desoxyribonukleotide, die Bausteine für DNS, herzustellen, ist die Rolle von GQs durch ihre Struktur in DNS und Interaktion mit der Umgebung und anderen GQs gekennzeichnet. Oft spielen diese Interaktionen wichtige Rollen in der Kontrolle und Regulation des Genoms. Diese Arbeit charakterisiert die β₂-Untereinheit von Klasse Ia RNR, welche ein Tyrosilradikal generiert, was für die Aktivität von RNR essentiell ist. Im Genaueren beschäftigt sich die Arbeit damit, wie sich der zur Radikalgenerierung benötigte Dieisen-Kofaktor bildet, beziehungsweise was passiert, wenn β₂ fälschlicherweise Mangan bindet. Hierfür wurden sowohl mehrere dipolare Spektroskopie-Methoden als auch feldabhängige Messungen kombiniert, um die globalen Bindungsverhältnisse von Mangan in β₂ zu charakterisieren. In diesem Zusammenhang wird eine Fehlinterpretation in der Literatur aufgedeckt, die nur durch Kombination aller dieser Methoden ersichtlich wird. Die zentrale Rolle von RNR in der Zelle macht das Verständnis des Mechanismus von RNR zu einem sehr wichtigen Thema. Des Weiteren wird in dieser Arbeit das Bindeverhalten von GQs mit sich selbst und mit Interkalatoren untersucht. Diese Arbeit erweitert die vorherige Arbeit mit Kupferlabeln für GQs, welche höchst präzise Distanzmessungen ermöglichen. Dazu wurde ein neues Messschema entwickelt, welches die starke Orientierungsselektivität von dipolaren Distanzmessungen in mit Kupfer gelabelten GQs ausnutzt, um über quantitative Messungen die Dynamik der Systeme zu charakterisieren. Hierbei werden die Einflüsse von Orientierungselektivität auf Modulationsamplitude und quantitative Messungen ausführlich diskutiert. Dies erlaubte, einen unerwarteten Effekt, den das Binden des Interkalators PIPER auf die Stabilität von GQ-dimeren hat, zu ermitteln. Des Weiteren wurde eine schalterartige Änderung im Bindungsmodus von PIPER entdeckt. Diese Forschung legt die Grundlage für die Nutzung von kupfergelabelten GQs jenseits ihrer Anwendung als Modellsystem für EPR-Distanzmessungen, als aktiver Reporter in der Entwicklung von neun Medikamenten.
Victor Richard Selve (Wed,) studied this question.