Forschung

Zwischen Spektroskopie, Biochemie und Anorganik

Unsere zentrale Expertise ist Fourier-transformierte Infrarot (FTIR) Differenzspektroskopie mittels derer wir biologische Makromoleküle unter physiologisch relevanten, komplexen Bedingungen untersuchen. Dafür braucht es einen "Trigger", der das System aus dem Gleichgewicht bringt, da funktionelle FTIR-Spektroskopie „in Differenz“ durchgeführt wird und mittels Subtraktion die Darstellung kleinster Änderungen erlaubt.

Basierend auf der Konfiguration der abgeschwächten Totalreflektion (ATR) haben wir für solche Experimente unterschiedliche in situ Methoden entwickelt um die Reaktivität von biologischen Proben zu triggern und spektrale Änderungen mit einer zeitlichen Auflösung von Millisekunden bis Tagen zu verfolgen. Als Trigger-Methoden verwenden wir Gastitrationen, Potentialsprung-Experimente und Photochemie. In Zukunft wollen wir ATR FTIR Spektroskopie mit Raman- und UV/Vis-Spektroskopie verbinden. Methoden der schnellen FTIR Spektrokopie (µs - ms) befinden sich in der Entwicklung.

Forschungsschwerpunkt ist die Aufklärung biokatalytischer Wirkmechanismen mit besonderem Fokus auf Protonen-gekoppelten Elektronentransfer (PCET) in Metall- und Redoxenzymen, die Wechselwirkung von Protein und Kofaktor und Mechanismen der Bioenergetik wie Elektronenbifurkation und vektoriellem Protonentransfer. Seit vielen Jahren arbeiten wir an Hydrogenasen, einzigartige Eisen-Schwefel-Enzyme, die molekularen Wasserstoff (H₂) herstellen können. Darüber hinaus forschen wir an Enzymkomplexen, in denen CO₂-Reduktion, H₂-Oxidation und Elektronenbifurkation gekoppelt sind. Da die meisten dieser Systeme O₂-sensitiv sind, führen wir alle Experimente unter anaeroben Bedingungen durch.