Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Moleküle von Geruchsstoffen zeigen unerwartete Flexibilität

Hochaufgelöste Rotationsspektroskopie offenbart eine beispiellose Zahl von Konformationen eines Geruchsstoffmoleküls – ein neuer Weltrekord!

29.06.2016

© S. R. Domingos / MPI for the Structure and Dynamics of Matter

Struktur der stabilsten, kugelähnlichen Form von Citronellal.

Forscher des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie am Center for Free-Electron Laser Science und des Hamburg Centre for Ultrafast Imaging (CUI) unter der Leitung von Melanie Schnell haben die komplexe Konformationslandschaft eines duftenden Biomoleküls entschlüsselt.

Die Wissenschaft des Geruchssinns gibt bis heute Rätsel auf, und die Frage wie unser Körper Gerüche interpretiert ist immer noch aktuelles Thema weltweiter Debatten. Wir wissen immerhin so viel: Die Funktion eines bestimmten Biomoleküls ist unmittelbar davon abhängig, wie dieses Molekül in den jeweiligen biologischen Rezeptor „hineinpasst“ – so wie ein Schlüssel, der nur ein bestimmtes Türschloss schließt. Viele biochemische Prozesse werden durch dieses sogenannte Schlüssel-Schloss-Prinzip gesteuert. Die Größe, Form und Flexibilität des Schlüssels bestimmen, wie gut er sich an sein Ziel binden kann: Kann er das richtige Schloss öffnen oder nicht?

Um Aufschluss über diese Mechanismen zu erhalten, haben die Forscher eine hochaufgelöste rotationsspektroskopische Untersuchung von Citronellal durchgeführt – einem vielseitigen biochemischen Ausgangsstoff, der in vielen ätherischen Ölen natürlich auftritt. Er hat einen ausgeprägten Zitronenduft und wird häufig in der kosmetischen Industrie eingesetzt.

Die Forscher entdeckten, dass dieses Molekül eine beachtliche Zahl von Formen, sogenannte Konformationen, annehmen kann, allein durch Rotationen um fünf verschiedene Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindungen. Diese miteinander abgestimmten Rotationen führen zu einer außergewöhnlich großen Zahl stabiler Formen des Moleküls. Insgesamt konnten fünfzehn Formen identifiziert werden. „Wir haben Anhaltspunkte dafür, dass dieses unglaublich flexible System eine Vorliebe für kugelförmige Strukturen hat, sich also bevorzugt ineinander faltet“, sagt Sérgio Domingos, Erstautor der Arbeit. „Diese Beobachtung erlaubte es uns, wichtige Informationen bezüglich der möglichen Wechselwirkungen dieses Moleküls mit biologischen Rezeptoren abzuleiten.“

Die Zahl der Konformationen (Schlüssel), welche bei diesem Molekül beobachtet wurden, stellt einen Weltrekord in der Fachwelt der Mikrowellenspektroskopie dar. „Die außergewöhnliche Fähigkeit dieses Duftmoleküls, seine Form zu verändern, erlaubt besondere Einblicke in die Beziehung zwischen Struktur und Funktion eines Biomoleküls. Wir haben nicht nur fünfzehn Schlüssel gefunden, sondern haben nun auch ein besseres Verständnis, welche von ihnen besser in das Schloss passen könnten“, sagt Gruppenleiterin Melanie Schnell abschließend.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • MPI für Struktur un…
  • Biomoleküle
  • Geruchssinn
  • Rotationsspektroskopie
  • Citronellal
  • Konformation
  • Mikrowellenspektroskopie
Mehr über Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie
Mehr über Max-Planck-Gesellschaft
  • News

    Alles in einer Zelle: Die Mikrobe, die Öl in Gas umwandelt

    Neue Bilder aus dem Mikroskop deuten darauf hin, dass die kürzlich entdeckten Mikroben Methanoliparia Methan aus Rohöl erzeugen können – und zwar ohne fremde Hilfe. Die winzigen Organismen klammern sich an Öltröpfchen und vollbringen Großes: Ganz allein scheinen sie Öl in Methan umzuwandeln ... mehr

    Nylon als Baustein für transparente elektronische Geräte?

    Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben unter der Leitung von Dr. Kamal Asadi eine vier Jahrzehnte alte Herausforderung gelöst. Sie haben dünne Nylonschichten hergestellt, die beispielsweise in elektronischen Speicherkomponenten eingesetzt werden ... mehr

    Auf dem Weg zu druckbaren organischen Leuchtdioden

    Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind heute in vielen elektronischen Geräten, angefangen von Smartphones bis hin zu Fernsehgeräten, in Form von Displays verbaut. Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) ist es nun gelungen, ein neues Design dieser Leuchtdioden z ... mehr

  • Videos

    Katalysatoren - Multitalent Katalysator

    Kaum ein Prozess in der chemischen Industrie läuft ohne Katalysatoren. Sie beschleunigen chemische Reaktionen und helfen so, Energie zu sparen und unerwünschte Nebenprodukte zu vermeiden. Viele Reaktionen werden durch Katalysatoren aber auch praktisch erst möglich. mehr

    STED - Lichtblicke in die Nanowelt

    Details die enger als 200 Nanometer beieinander liegen, können mit optischen Mikroskopen nicht mehr unterschieden werden – das entspricht in etwa dem Zweihunderdstel einer Haaresbreite. Grund dafür ist die Wellennatur des Lichts, dessen halbe Wellenlänge in etwa diesen 200 Nanometern entspr ... mehr

    Tuning für Brennstoffzelle

    Die Brennstoffzelle kann klimaschonenden Strom erzeugen, vor allem wenn sie mit Wasserstoff aus regenerativen Quellen wie etwa aus Biomasse betrieben wird. Damit sie aber auch mit Brennstoff aus Holzabfällen oder Stroh optimal arbeitet, benötigt sie eine ausgeklügelte Steuerung. mehr

  • White Paper

    Die Keimzelle der Biobatterie

    Um überschüssigen Strom von Windkraft- und Solaranlagen aufzuheben sind leistungsfähige Batterien und Kondensatoren aus nachhaltigen Materialien gefragt. mehr

  • Forschungsinstitute

    Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

    Max-Planck-Institute betreiben Grundlagenforschung in den Natur-, Bio-, Geistes- und Sozialwissenschaften im Dienste der Allgemeinheit. Die Max-Planck-Gesellschaft greift insbesondere neue, besonders innovative Forschungsrichtungen auf, die an den Universitäten in Deutschland noch keinen od ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.