Vor allem die Art der Faltung bestimmt die Funktion von Proteinen - ein dynamischer Prozess, der sehr schnell abläuft. Bei der Untersuchung dieses "Tanzes" der Proteine hat man bisher den Partner außer Acht gelassen: das Wasser. Das Zusammenspiel zwischen Wasser und Proteinen haben Forscher um Martina Havenith-Newen nun via THz-Spektroskopie beobachtet.Der Terahertz-Tanz des Wassers mit den Proteinen <% image name="Wassermolekuele1" %><p>
<small> Wassermoleküle tanzen um ein Protein (grün) herum. </small>
Die Proteinfaltung wurde bisher ausschließlich anhand der Bewegungen des Proteingerüstes und der Seitenketten untersucht. Man vermutet aber, dass die schnellen Bewegungen des Wassers, insbesondere ihre Kopplung mit der Proteinbewegung, eine wichtige Rolle bei der Proteinfaltung und somit auch -funktion spielen.
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<td> Die Entwicklung leistungsstarker Laserquellen im THz-Bereich eröffnen nun neue Möglichkeiten: Abhängig von seinem Zustand absorbiert das Wasser die THz-Strahlung nämlich auf charakteristische Weise - dadurch werden Rückschlüsse möglich. Ein Beispiel: Während bei 97 °C nur 0,7 % der Strahlung (bei einer Frequenz von ca. 1,5 THz) eine 100 Mikrometer dicke Wasserschicht durchdringen, sind es bei -3 °C schon 40 %. Eis ist also wesentlich transparenter für Terahertzstrahlung als Wasser. </td>
<td> Der Grund liegt in den winzigen, schnellen Schwingungen, in denen sich Netzwerke aus Wassermolekülen ständig befinden. Sie dauern weniger als 1 Picosekunde und werden bestimmt durch ein Wegstreben der Wassermoleküle voneinander und der Rotationen gegeneinander. Gefrorenes Wasser absorbiert bei einer anderen Frequenz die Strahlung als flüssiges Wasser. Jede Messung im THz-Bereich ist daher charakteristisch für den Zustand des Wassers. </td>
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<b>Proteine bringen Ordnung ins Wasser.</b> Die Forscher machten sich nun den Umstand zunutze, dass die Schwingungen von Wassernetzwerken sich nicht nur durch die Temperatur ändern, sondern auch durch die Nähe von Proteinen. "Man kann sich das so vorstellen, dass ein Protein die Wassermoleküle in seiner Umgebung in eine gewisse geordnete Bewegung bringt", erläutert Havenith-Newen. "Die Bewegung des unbeeinflussten Wassers ähnelt dem Tanz von Diskotänzern, es bestehen lockere Bindungen zum nächsten Partner, die nach einer Zeit aufbrechen. Wasser in Proteinnähe tanzt eher ein Menuett. Die Bewegung ist koordinierter und die Bindung zum nächsten Partner hält länger."
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<small> Protein im Wasser. </small>
Die Folge ist, dass Wasser in der Nähe von Proteinen weniger THz-Strahlung durchlässt. Dieses Phänomen macht es möglich, die Auswirkungen von Proteinen auf Wasser direkt zu beobachten. Die Forscher schließen aus der Menge der absorbierten Strahlung auf den Zustand des Wassers zurück.
"Wir konnten zeigen, dass Proteine die schnellen Bewegungen des Wassernetzwerkes über weite Bereiche beeinflussen", erläutert die Chemikerin. Rund 1.000 Wassermoleküle werden durch ein Protein in ihren Netzwerkbewegungen beeinflusst. Ein solch weitreichender Effekt, der bis zu einem Abstand von 15-20 Angström messbar ist, wurde zwar in Simulationen vorhergesagt, konnte aber experimentell aber bisher nicht beobachtet werden. Bei den neuen Messungen zeigte sich, dass der Einfluss deutlich über den Bereich hinaus reicht, in dem statische Änderungen der Struktur, wie z.B. lokale Dichteänderungen beobachtet werden können (~ 3 Å). Langfristig bleibe zu klären, welche Rolle der THz-Tanz des Wassers mit dem Protein für seine biologische Funktion spielt.
<small> Simon Ebbinghaus, Seung Joong Kim, Matthias Heyden, Xin Yu, Udo Heugen, Martin Gruebele, David M. Leitner and Martina Havenith: An extended dynamical solvation shell around proteins. In: Proceedings of the National Academy of Science PNAS 2007. </small>
<a href=http://www.omv.com>OMV Gas</a> beteiligt sich - ebenso wie <a href=http://www.dongenergy.com>DONG Energy</a> (Dänemark) und <a href=http://www.essent.nl>Essent</a> (Niederlande) - mit 5 % am geplanten LNG-Terminal in Rotterdam. Der erste niederländische LNG-Terminal namens <a href=http://www.gateterminal.com>Gate Terminal</a> ist ein Konsortium von <a href=http://www.nvnederlandsegasunie.nl>Gasunie</a> und <a href=http://www.vopak.nl>Vopak</a>.<% image name="OMV_Gate_Terminal" %><p>
Der Terminal wird voraussichtlich in der zweiten Jahreshälfte 2011 in Vollbetrieb gehen. Als geschätzte Gesamtkosten des LNG-Terminals werden vom Konsortium rund 800 Mio € veranschlagt.
<% image name="LNG_Tanker1" %><p>
Als erste Unternehmen haben der österreichische Erdgasgroßhändler <a href=http://www.econgas.at>EconGas</a> sowie DONG und Essent langfristige Kapazitätsverträge mit dem Gate Terminal unterzeichnet. EconGas unterzeichnete einen Vertrag für jährlich 3 Mrd m³.
<% image name="OMV_Gate_Terminal2" %><p>
Der <b>Gate Terminal</b> wird als unabhängiger Multi-User-Terminal am Eingang des Rotterdamer Hafens gebaut und liegt damit im Zentrum der großen europäischen Erdgasmärkte und nahe den bedeutendsten europäischen Erdgashandelspunkten. In der ersten Ausbauphase ist eine Durchlaufkapazität von 9 Mrd m³ Erdgas/Jahr geplant, langfristig soll sie auf 16 Mrd m³ erweitert werden. Nach Vollausbau können bis zu 180 LNG-Tankschiffe pro Jahr abgefertigt werden.
<small> Für die OMV ist es bereits die zweite Beteiligung an einem LNG-Projekt: Neben Rotterdam engagiert sich die OMV auch in Kroatien beim geplanten LNG-Regasifizierungsterminal auf der Insel Krk. Gasunie und Vopak werden zudem gemeinsam mit Essent auch einen neuen LNG-Terminal im Hafen Eemshaven vorantreiben. Gasunie und Vopak steigen dazu jeweils mit 25 % in das Projekt ein. </small>OMV: Beteiligung am LNG-Terminal Rotterdam
