It works both ways: The mechanism of electron transfer through peptides depends upon the side chain X located between the electron donor and the electron acceptor. Electron transfer occurs either by a slow single‐step superexchange or by a two‐step hopping process that is 20–30‐times faster (see scheme). All intermediates in the hopping process could be observed simultaneously.

Cell activation initiated by receptor ligands or oncogenes triggers complex and convoluted intracellular signaling. Techniques initiating signals at defined starting points and cellular locations are attractive to elucidate the output of selected pathways. Here, we present the development and validation of a protein heterodimerization system based on small molecules cross-linking fusion proteins derived from HaloTags and SNAP-tags. Chemical dimerizers of HaloTag and SNAP-tag (HaXS) show excellent selectivity and have been optimized for intracellular reactivity. HaXS force protein-protein interactions and can translocate proteins to various cellular compartments. Due to the covalent nature of the HaloTag-HaXS-SNAP-tag complex, intracellular dimerization can be easily monitored. First applications include protein targeting to cytoskeleton, to the plasma membrane, to lysosomes, the initiation of the PI3K/mTOR pathway, and multiplexed protein complex formation in combination with the rapamycin dimerization system.

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Abstract:We have designed and synthesized a peptide model in which stepwise electron transfer (ET) through amino acid side chains could be observed. An injection system, which generates an electron hole upon laser irradiation, was connected directly to the aromatic side chain of a modified C-terminal amino acid. This electron acceptor could be observed by transient absorption spectroscopy. The N-terminal amino acid tyrosine acts as an electron donor, giving a different signal in the transient absorption spectrum. Additional non-natural oxidizable aromatic amino acids were synthesized as spectroscopic sensors to detect oxidized amino acid side chains as chemical intermediates in long range ET.

Springende Löcher: Oligopeptide mit einem photosensiblen Ladungsinjektionssystem wurden hergestellt und mit einem Nanosekundenlaser bestrahlt. Dabei trat ein mehrstufiger Elektronentransport auf, der aromatische Seitenketten als Lochträger nutzt (siehe Schema). Die Geschwindigkeit dieses Prozesses spricht für einen Elektronentransfer durch den Raum (einen Hopping‐Mechanismus).

Stereoselective preparation of a new arabinose-derived aziridine and functionalization of the corresponding N-BH 3 complex are described. Regio-and stereoselective aspects are discussed.

Professor Andreas Pfaltz zum 60. Geburtstag gewidmet Elektronentransfer(ET)-Prozesse durch Proteine sind von entscheidender Bedeutung für eine Vielzahl von biologischen Reaktionen. Bahnbrechende Arbeiten von Gray und Winkler an Ru-modifizierten Proteinen, wie Cytochromen und Azurinen, haben gezeigt, dass weitreichender ET über Distanzen von mehr als 20 möglich ist. [1,2] Beratan und Onuchic entwickelten ein Tunnel-Pfad-Modell, das den ET durch diese Proteine über einen einstufigen Superaustauschmechanismus erklärt.[3] Nach diesem Mechanismus kann eine Gruppe von ET-Pfaden, bestehend aus s-Bindungen, Wasserstoffbrücken und "Durch-den-Raum"-Kontakten, zum ET beitragen. [4] Stubbe und Nocera hingegen erklären den weitreichenden ET durch das Enzym Ribonucleotid-Reduktase mit einem mehrstufigen Hopping-Mechanismus, in dessen Verlauf die Elektronen zwischen aromatischen Aminosäureseitenketten "hüpfen". [5,6] Diese Aminosäuren, auf denen die Ladung für kurze Zeit verweilt, agieren als Zwischenstationen (Relais) für den weitreichenden ET vom Elektronendonor zum Akzeptor. [7] In Folgereaktionen dieser Art [8] sollten die oxidierten Formen von Donor, Akzeptor und Relais während des ET-Prozesses gleichzeitig vorliegen. Wir haben ein Peptidmodell entwickelt, mit dem der gleichzeitige spektroskopische Nachweis aller oxidierten Zwischenstufen (oxidierte Aminosäureseitenketten) zum ersten Mal möglich war.Um den Einfluss aromatischer Aminosäuren auf den weitreichenden Elektronentransfer (ET) in Peptiden zu untersuchen, haben wir die Peptidmodelle 1 a-d synthetisiert, [9] in denen drei Aminosäuren voneinander jeweils durch Triprolinsequenzen getrennt sind (Schema 1). In die aromatische Seitenkette der C-terminalen Aminosäure ließ sich selektiv eine positive Ladung injizieren (1!2), um einen Elektronenakzeptor zu erzeugen. Am etwa 20 entfernten N-Terminus [10] stand Tyrosin als Elektronendonor zur Verfügung. Mittig zwischen Donor und Akzeptor platzierten wir eine Aminosäure mit aliphatischer oder aromatischer Seitenkette X (Schema 1).Die Funktionsweise des Injektionssystems an der C-terminalen Aminosäure der Peptide 1 a-d ist in Schema 2 dargestellt. Photolyse des Ketons führt dabei zu Radikal 4, das in einer heterolytischen b-Fragmentierung (4!5) zum Radikalkation 5 zerfällt, [11] welches anschließend selektiv den angrenzenden aromatischen Ring oxidiert (5!2). Das Transienten-Absorptionsspektrum des Elektronenakzeptors in 2 weist ein Maximum bei 450 nm auf (Abbildung 1). Schema 1. Injektion einer positiven Ladung in die C-terminale Aminosäure eines Oligopeptids und anschließender ET vom N-terminalen Tyrosin.

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