Mär 10 2009

Cluster-Forscher Jens Bredenbeck erhält ADUC-Preis der Gesellschaft Deutscher Chemiker / wichtige Sprosse auf der Karriereleiter

Signale von schwingenden Biomolekülen

FRANKFURT. Die Arbeit von Dr. Jens Bredenbeck beginnt dort, wo viele Chemiker aufhören; nachdem die Strukturformel eines Moleküls aufgeklärt ist. „Moleküle sind keine starren Gebilde, sondern ständig in Bewegung“, erklärt der 33-jährige Gruppenleiter am Institut für Biophysik der Goethe-Universität: „Die Atome schwingen mit charakteristischen Frequenzen, angeregt durch Energie in Form von Licht oder Wärme“. Mithilfe der mehrdimensionalen Infrarotspektroskopie untersucht Bredenbeck unter anderem Biomoleküle, die in den lichtaktiven Sensoren von Mikroorganismen vorkommen. Diese verändern unter der Einwirkung von Licht ihre räumliche Struktur. Für seine innovativen Forschungsansätze wird Jens Bredenbeck am 9. März auf der Chemiedozententagung der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) mit dem ADUC-Jahrespreis der Arbeitsgemeinschaft Deutscher Universitätsprofessoren und –professorinnen für Chemie ausgezeichnet.

Die Grundlagen für die Arbeit von Bredenbeck legte Anfang der 1990er-Jahre der ägyptische Chemiker und Nobelpreisträger Ahmed Zewail, der die Femtochemie entwickelte. Die Vorsilbe Femto bezieht sich auf die Beobachtung von ultraschnellen Prozessen auf einer Zeitskala von 10-15 Sekunden. Eine Molekülschwingung dauert zwischen 10 und 100 Femtosekunden. Für die Messung wird das Molekül in der Regel zunächst mit einem Anregungspuls in Schwingungen versetzt. Mit einem zeitverzögerten Abfragepuls lassen sich dann dynamische Zustände, etwa verschiedene Auslenkungen der Atome oder Strukturänderungen, zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermitteln. Zewail beobachtete damit erstmals, wie chemische Reaktionen zwischen einfachen Molekülen ablaufen. Mit Bredenbecks weiterentwickeltem Verfahren können nun auch komplizierte Biomoleküle untersucht werden. Bei der von Bredenbeck verwendeten mehrdimensionalen Infrarot-Spektroskopie werden die erwünschten Signale durch Sequenzen von Laserpulsen erzeugt. So lassen sich beispielsweise Signale erhalten, die ausschliesslich von Molekülen an Grenzflächen stammen. Bredenbeck untersucht damit den Energietransport in Model-Lipidmembranen die auf einer Wasseroberfläche schwimmen. Der weite Scanbereich der Methode von Femtosekunden bis Millisekunden ermöglicht sowohl die Untersuchung kleiner Moleküle, wie die Dynamik intermolekularer Wechselwirkungen in Flüssigkeiten, als auch großer Moleküle, etwa photochemische Prozesse im Proteorhodopsin, einem lichtaktiver Sensor, der in Mikroorganismen vorkommt. Langsame Prozesse lassen sich ebenso untersuchen wie schnelle, beispielsweise Konformations- und Reaktionsdynamik, Protein-Ligand Wechselwirkungen, Faltung und Energietransport in Biomolekülen, sowie die Dynamik künstlicher und natürlicher lichtgetriggerter Proteine.

Jens Bredenbeck, geboren 1975, studierte Chemie in Darmstadt und Göttingen und diplomierte am Max-Planck-Institut für Strömungsforschung in Göttingen. Für seine Doktorarbeit forschte er zunächst am Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie in Berlin, später an der Universität Zürich, wo er 2005 promoviert wurde. Nach einem Postdoc-Aufenthalt in Zürich erhielt er 2006 den Sofja-Kovalevskaja Preis der Alexander von Humboldt Gesellschaft zum Aufbau einer Forschungsgruppe in Deutschland. Von 2006 bis 2007 arbeitete er am AMOLF Institut in Amsterdam. Seit 2007 ist er Gruppenleiter am Institut für Biophysik der Universität Frankfurt, sowie Adjunct Investigator des Exzellenzclusters ‚Makromolekulare Komplexe’. In seiner Freizeit spielt er Unterwasser-Rugby und unternimmt Bergtouren.

Informationen Dr. Jens Bredenbeck, Institut für Biophysik, Campus Riedberg, Tel: (069) 798-46428, bredenbeck@ biophysik.uni-frankfurt.de