Einfluss der Wasserstruktur auf diffusionskontrollierte Enzymreaktionen: Spektroskopische und kinetische Untersuchungen

In dieser Arbeit wurde die diffusionskontrollierte Kinetik der durch AChE katalysierten Hydrolyse des Acetylthiocholins untersucht. Hierzu wurden Experimente zur strukturellen Enzymdynamik und zur Rolle der physiko-chemischen Eigenschaften des wässrigen Lösungsmittels im Diffusions- und Begegnungsprozess durchgeführt. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass sich die dreidimensionale AChE-Struktur in den verschiedenen, wässrigen Lösungen nicht ändert. Aus stationären und zeitaufgelösten fluoreszenzspektroskopischen Experimenten konnten Aussagen über die strukturelle Dynamik von AChE gewonnen werden. Desweiteren wurden die Eigenschaften der wässrigen Lösungsmittel durch NIR-Absorptionspektroskopie erforscht, woraus Informationen über das Wasserstoffbrückennetzwerk des Wassers gewonnen wurden. Der Einfluss der wässrigen Lösungsmittel auf die Kinetik wurde durch enzymkinetische Methoden analysiert. Außerdem wurden die dielektrischen Eigenschaften des aktiven Zentrums von AChE durch Farbstoff-AChE-Komplexfluoreszenz bestimmt. Die Resultate lassen sich folgendermaßen zusammenfassen: Eine Änderung der Wasserstruktur, sei es durch Ionen- oder Alkohol-Zugabe, sei es durch Temperaturänderung, beeinflusst die strukturelle Mobilität des Enzyms und seine Solvatationseigenschaften und damit die Kinetik des Begegnungsprozesses.