Dans le milieu marin, les émissions biogéniques de composés iodées jouent un rôle essentiel dans le cycle biogéochimique de l'iode. Cependant les processus enzymatiques responsables de l'absorption, du stockage ou de la synthèse de métabolites iodés restent mal connus chez les chez les organismes marins, et plus encore chez les bactéries. Plusieurs gènes, potentiellement impliqués dans le métabolisme de l'iode, ont été identifiés dans le génome de la bactérie marine, Zobellia galactanivorans, dont celui codant une iodoperoxydase à vanadium (VIPO), enzyme spécifique de l'oxydation des iodures. La partie principale du projet de thèse a consisté à comprendre les mécanismes moléculaires contrôlant la spécificité pour certains halogénures des haloperoxydases à vanadium, en étudiant la VIPO de Z. galactanivorans par des approches de mutagénèse dirigée et de biologie structurale. Les douze enzymes mutantes produites et caractérisées au niveau biochimique montrent soit une perte d'activité, soit des modifications de leurs propriétés catalytiques, soit encore une faible activité bromoperoxydase. Les enzymes sauvage et mutantes ont également été étudiées par diffraction et absorption des rayons X, afin de relier les modifications structurales à leurs propriétés catalytiques. Les résultats suggèrent que le principal facteur modulant la spécificité chez ces enzymes est le potentiel d'oxydoréduction de l'intermédiaire réactionnel, le peroxovanadate. Des analyses biochimiques ont aussi été entreprises pour deux autres protéines identifiées sur le génome de Z. galactanivorans. La première protéine s'est révélée être une seconde VIPO. Pour la deuxième protéine, similaire à une iodotyrosine déiodinase, l'activité biochimique reste encore à être caractérisée. Z. galactanivorans posséderait plusieurs enzymes pouvant oxyder l'iodure, ainsi qu'une permettant de cliver les liaisons C-I. En parallèle à ce travail, la localisation et la spéciation de l'iode ont été étudiées par imagerie chimique chez Z. galactanivorans et chez l'algue brune, Laminaria digitata, connue pour ses fortes teneurs en iode. Les résultats de ce travail apportent un nouvel éclairage sur les mécanismes contrôlant la spécificité des haloperoxydases à vanadium envers les halogénures, et également sur l'origine bactérienne de cette famille d'enzymes. Plus globalement, ces études permettent de mieux appréhender le rôle du métabolisme de l'iode chez certaines bactéries marines et leurs importances dans le cycle biogéochimique de l'iode.

La fusion membranaire est un processus biologique courant que l'on retrouve notamment lors de l'exocytose, du trafic intracellulaire ou de l'entrée des virus dans les cellules. Dans le cas des rhabdovirus, une famille où l'on retrouve notamment le virus de la rage (RV) et le virus de la stomatite vésiculaire (VSV),cette fonction est assurée à pH légèrement acide par la glycoprotéine G. Cette protéine existe sous au moins trois conformations distinctes : à pH neutre, elle est présente sous une conformation native (N). Après une brève incubation à pH acide, elle est présente sous une conformation activée (A), sous laquelle elle est capable d'interagir avec une membrane cible par l'intermédiaire d'un peptide hydrophobe. Enfin, après une incubation prolongée à pH acide, elle apparaît sous une conformation inactivée (I) et est alors incapable d'induire la fusion membranaire. Contrairement à toutes les autres familles virales étudiées à ce jour, il existe un équilibre dépendant du pH entre ces conformations. De nombreuses données dans divers systèmes suggèrent qu'une protéine unique ne serait pas suffisante pour catalyser les processus de fusion membranaire, mais qu'au contraire une machinerie constituée d'un nombre plus ou moins important de protéines fusogènes serait nécessaire. Au cours de ce travail, nous avons étudié certaines propriétés du complexe de fusion des rhabdovirus. Nous avons ainsi montré qu'il était de grande taille et qu il était probablement plus grand que ce qui avait été proposé pour d autres familles virales. De plus, il est apparu que le complexe de fusion du virus rabique n avait pas une unique architecture possible, mais qu il existait au contraire divers types de complexe. Ensuite, l'observation par microscopie électronique de particules virales en train de fusionner avec des liposomes nous a montré que le processus de fusion induit par VSV se produisait toujours par la base et qu il s accompagnait d une redisposition complète des glycoprotéines à la surface du virus suivant un réseau hélicoïdal. Enfin, nous sommes parvenu à isoler l ectodomaine de G et à en obtenir des cristaux diffractant à 3,5 Å, ce qui permet d envisager à terme une résolution de la structure de G. L étude de l interaction entre l ectodomaine de G et des liposomes nous a permis de reproduire les réseaux hélicoïdaux observés à la surface du virus et d étudier leurs propriétés. L ensemble de ces données nous a permis de proposer un nouveau modèle pour le processus de fusion chez les rhabdovirus, mais il pourrait également être pertinent pour d autres familles virales.

La bio-détection de molécules reposant sur le phénomène de résonnance plasmon permet de détecter des espèces en utilisant les propriétés optiques de films métalliques. L’utilisation de ce type de capteurs nécessite néanmoins l’augmentation de leurs performances afin de détecter des concentrations faibles d’analyte dans des milieux complexes. L’assemblage de nanoparticules d’oxyde de fer sur des substrats d’or, en utilisant des groupements complémentaires spécifiques via la méthode de chimie « click », permet de contrôler leur distribution spatiale à la surface du substrat. Les propriétés magnétiques portées par les nanoparticules sont ainsi étudiées en fonction de leurs distances inter-particules ainsi que de leurs tailles. Par ailleurs, le plasmon de surface du substrat étant directement influencé par l’assemblage des nanoparticules, il sera possible de contrôler la sensibilité du capteur pour étudier la détection de différentes biomolécules impliquées dans des processus biologiques. La présence des nanoparticules augmente les propriétés optiques intrinsèques de la surface du substrat et la géométrie de l’assemblage permet d’augmenter la quantité de biomolécules détectées. / Biomolecular detection based on the surface plasmon resonance phenomenon allow detecting species by using the optics properties of metallic thin films. This kind of biosensors require the increase of their performances in order to detect low concentration analyte in complex medium. The assembly of iron oxide nanoparticles on gold substrates by using specific complementary groups via the “click” chemistry technique allows controlling their spatial distribution on the substrate surface. The magnetic properties carried by the nanoparticles are studied as function of their inter-particle distances and their sizes. Moreover, the surface plasmon of the substrate is directly influenced by the nanoparticle assembly and the control of the sensor sensitivity will be possible in order to study the detection of different biomolecules implies in biological processes. The presence of nanoparticles increases the intrinsic optical properties at the substrate surface and the geometry of the assembly allow increasing the number of biomolecules detected.

Interactions between (bio)molecules, ions and solid surfaces play crucial role in many biological processes as well as in many scientific applications and understanding of this phenomenon on molecular level is a challenging task for today science. Computer simulations can provide detailed view on atomic level if carefully prepared and evaluated models are used. In this thesis, interactions of several types of (bio)molecules with inorganic surfaces are studied by classical and ab initio molecular dynamics. Chemisorbed biomolecules, namely DNA and oligopeptide, covalently attached to graphene and mercury surface, respectively, were studied to make link with DNA chip design and experimental label-free electrochemical measurements, respectively. Quartz (101) surface model applicable to wide range of pH conditions was developed and evaluated against experimental X-ray data. Physisorption of the nucleobases on quartz (101) surface and oxalate dianion on rutile (110) was examined and discussed.

In modern drug discovery, lead discovery is a term used to describe the overall process from hit discovery to lead optimisation, with the goal being to identify drug candidates. This can be greatly facilitated by the use of computer-aided (or in silico) techniques, which can reduce experimentation costs along the drug discovery pipeline. The range of relevant techniques include: molecular modelling to obtain structural information, molecular dynamics (which will be covered in Chapter 2), activity or property prediction by means of quantitative structure activity/property models (QSAR/QSPR), where machine learning techniques are introduced (to be covered in Chapter 1) and quantum chemistry, used to explain chemical structure, properties and reactivity. This thesis is divided into five parts. Chapter 1 starts with an outline of the early stages of drug discovery; introducing the use of virtual screening for hit and lead identification. Such approaches may roughly be divided into structure-based (docking, by far the most often referred to) and ligand-based, leading to a set of promising compounds for further evaluation. Then, the use of machine learning techniques, the issue of which will be frequently encountered, followed by a brief review of the "no free lunch" theorem, that describes how no learning algorithm can perform optimally on all problems. This implies that validation of predictive accuracy in multiple models is required for optimal model selection. As the dimensionality of the feature space increases, the issue referred to as "the curse of dimensionality" becomes a challenge. In closing, the last sections focus on supervised classification Random Forests. Computer-based analyses are an integral part of drug discovery. Chapter 2 begins with discussions of molecular docking; including strategies incorporating protein flexibility at global and local levels, then a specific focus on an automated docking program – AutoDock, which uses a Lamarckian genetic algorithm and empirical binding free energy function. In the second part of the chapter, a brief introduction of molecular dynamics will be given. Chapter 3 describes how we constructed a dataset of known binding sites with co-crystallised ligands, used to extract features characterising the structural and chemical properties of the binding pocket. A machine learning algorithm was adopted to create a three-way predictive model, capable of assigning each case to one of the classes (regular, orthosteric and allosteric) for in silico selection of allosteric sites, and by a feature selection algorithm (Gini) to rationalize the selection of important descriptors, most influential in classifying the binding pockets. In Chapter 4, we made use of structure-based virtual screening, and we focused on docking a fluorescent sensor to a non-canonical DNA quadruplex structure. The preferred binding poses, binding site, and the interactions are scored, followed by application of an ONIOM model to re-score the binding poses of some DNA-ligand complexes, focusing on only the best pose (with the lowest binding energy) from AutoDock. The use of a pre-generated conformational ensemble using MD to account for the receptors' flexibility followed by docking methods are termed “relaxed complex” schemes. Chapter 5 concerns the BLUF domain photocycle. We will be focused on conformational preference of some critical residues in the flavin binding site after a charge redistribution has been introduced. This work provides another activation model to address controversial features of the BLUF domain.

O presente trabalho apresenta estudos de lesão em biomoléculas (DNA e 2\'-deoxiguanosina) induzida por Cu(III)/tetraglicina (Cu(III)/G4), radicais de óxidos de enxofre (SO3·-, SO4·-, SO5·-), HO· e HSO5-, espécies estas geradas durante a autoxidação de S(IV) na presença de Cu(II)/G4 ou Cu(II) (ausência de tetraglicina) e traços de um segundo íon metálico (Ni(II), Co(II) ou Mn(II)). A formação dos radicais SO3·- e HO· foi detectada pela técnica de ressonância paramagnética eletrônica (EPR). As técnicas de espectrofotometria e dicroísmo circular foram empregadas para avaliar a formação de Cu(III)/G4 em diferentes condições experimentais, na presença e ausência de S(IV), e a interação entre os complexos de cobre (II)/(III) e a molécula de DNA. A eficiência da formação de Cu(III) depende da acidez, concentração de S(IV) e dos tampões utilizados. A lesão no DNA plasmidial pUC19 foi verificada empregando-se a técnica de eletroforese em gel de agarose. A extensão da lesão no DNA depende da acidez, concentração de S(IV), tempo de incubação e da presença de um segundo íon metálico. Usando a técnica de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) foi possível estudar a oxidação de 2\'-deoxiguanosina a 8-oxo-7,8-dihidro-2\'-deoxiguanosina na presença dos oxidantes fortes gerados durante a autoxidação de S(IV) catalisada por Cu(II)/G4. Um estudo comparativo do efeito de vários íons metálicos evidenciou o sinergismo de Cu(II) e traços de um segundo íon metálico (Ni(II), Co(II) ou Mn(II), complexados ou não com tetraglicina). / The present work presents studies related to biomolecules damage (DNA and 2\'-deoxyguanosine) induced by Cu(III)/tetraglycine (Cu(III)/G4), oxysulfur radicals (SO3·-, SO4·-, SO5·-) and HSO5-, species generated during S(IV) autoxidation in the presence of Cu(II)/G4 or Cu(II) (absence of tetraglycine) and trace level of a second metal ion (Ni(II), Co(II) or Mn(II)). The formation of SO3·- and HO· radicals was detected by electronic paramagnetic resonance technique (EPR). Spectrophotometric and circular dichroism techniques were used to evaluate the Cu(III)/G4 formation in different experimental conditions, in the presence and the absence of S(IV), and the interaction of copper (II)/(III) complexes and DNA molecule. The effectiveness of Cu(III) formation depends on the acidity, S(IV) concentration, and buffers used. The damage on pUC 19 plasmid DNA was verified by agarose gel electrophoresis. The extent on the DNA damage was related to acidity, S(IV) concentration, incubation time and to the presence of a second metal ion. Using the high performance liquid chromatography technique (HPLC) it was possible to study the oxidation of 2\'-deoxyguanosine to 8-oxo-7,8-dihydro-2\'-deoxyguanosine in the presence of strong oxidants generated during the S(IV) autoxidation catalyzed by Cu(II)/G4. A comparative study of the effect of several metal ions showed the synergism of Cu(II) and traces of a second metal ion (Ni(II), Co(II) or Mn(II), as tetraglycine complexes or not).

Este trabalho visou investigar as interações entre enzimas e polímeros em solução e a adsorção das mesmas sobre superfícies sólidas e para isto foi dividido em duas partes distintas. Na primeira parte a influência do poli(etileno glicol) (PEG), polímero considerado inerte e utilizado em muitos processosbiotecnológicos, na atividade enzimática e na conformação estrutural de enzimas foi estudada através de medidas de espectrofotometria- UV, calorimetria e espalhamento de raio-X de baixo ângulo (SAXS). Foram escolhidas neste estudo as enzimas glicose-6-fosfato desidrogenase (G-6-PDH) e hexoquinase (HK), que são enzimas largamente aplicadas em análises clínicas na determinação de glicose no sangue, e também a enzima álcool desidrogenase (AD), utilizada para determinação de concentração de álcool. Foram obtidos resultados quantitativos, numa faixa de baixa concentração de enzima, que indicam uma forte influência de PEG na atividade das enzimas estudadas. Medidas de calorimetria revelaram que PEG interage não só com a enzima em estudo mas também com a coenzima NADP+. Numa faixa de concentração maior, os resultados de SAXS mostraram que PEG exerce também um efeito significativo no processo de agregação das enzimas. Acima de tudo, foi evidenciado neste estudo que PEG não pode ser tratado como um polímero inerte, pois ele interfere na atividade e conformação de enzimas. As enzimas são macromoléculas complexas e PEG interage de forma diferenciada com cada enzima, merecendo atenção especial caso a caso. Na segunda parte do trabalho, o estudo da adsorção de hexoquinase (HK) e creatina fosfoquinase (CPK) sobre lâminas de silício foi realizado através de medidas de ângulo de contato, elipsometria in situ e microscopia de força atômica (AFM) em água. A CPK é uma enzima bastante utilizada em kits de determinação de creatina no sangue e no diagnóstico de desordens musculares. Este trabalho revelou que o mecanismo de adsorção de CPK sobre silício depende fortemente do pH. Em pH 4, 7 ou 9 CPK adsorveu mantendo a mesma conformação que tinha em solução. Medidas de espectrofotometria UV-Vis revelaram uma mudança no pH ótimo para atividade enzimática de CPK de 6,8 para 9 após adsorção. A HK imobilizada em esferas de vidro mostrou atividade maior do que HK imobilizada nas placas. A reutilização das esferas e placas recobertas com HK foi testada e observou-se que as atividades das enzimas adsorvidas no substrato esférico foram mantidas. Entretanto, nas placas revestidas a atividade foi perdida. As enzimas imobilizadas sobre esferas puderam ser reutilizadas pelo menos 3 vezes, mantendo a atividade por um período de até 3 semanas. / This work aimed to investigate the interactions between enzymes and polymers in solution and also the adsorption behavior of these enzymes on solid surfaces. For that reason it was divided into two parts. In the first part, the influence of poly(ethylene glycol) (PEG), a polymer considered inert and utilized in several biotechnological processes, on the enzymatic activity and structure of the enzyme was studied by means of UV spectrophotometry, calorimetric titration, circular dichroism (CD) and small angle X-ray scattering (SAXS). Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G-6-PDH) and hexokinase (HK) were chosen because of their large application in clinical analysis for determination of glucose in the blood strain. Alcohol dehydrogenase (AD), which is widely used to determine alcohol concentration in various samples, was also used. Quantitative results, in a low enzyme concentration range, indicated a strong influence of PEG on the enzymes activity. The calorimetric measurements revealed no favorable interactions between enzyme and polymer, but indicated favorable interactions between PEG and co-enzyme NADP+. In a higher concentration range, SAXS results showed that PEG also exerts a significant effect on the enzyme aggregation process. This work showed that PEG shall no longer be treated as an inert polymer since it interferes in the enzyme activity and structure. The enzymes are complex macromolecules and PEG interacts differently with each one, deserving special attention in each case. In the second part of the work, the adsorption behavior of creatine phosphokinase (CPK) and hexokinase (HK) onto silicon wafers was studied by means of contact angle measurements, in situ ellipsometry and atomic force microscopy (AFM) in water. CPK was chosen due to its large application on the diagnosis of several muscle disorders. This work revealed that the adsorption mechanism of CPK on silicon surfaces is strongly dependent on pH. At pH 4, 6.8 or 9, CPK adsorbed keeping the same conformation as in solution. pectrophotometric measurements revealed a shift on the optimum pH from 6,8 to 9 upon CPK adsorption. HK adsorbed onto glass beads showed higher activity than HK immobilized on silicon wafers. HK covered glass beads could also be reused three times and for a period of at least three weeks. In the contrary, HK covered silicon wafers could not be reused. For practical purposes, HK covered glass beads showed to be a better “biosensor” than HK covered silicon wafers.

Ce travail de thèse porte sur l’analyse conformationelle de biomolécules en phase gazeuse. L’étude d’objets complexes en phase gazeuse permet de connaître les facteurs intrinsèques stabilisant leur structure. La première étape de mes travaux a été le couplage entre un appareil de mobilité ionique (IMS) et un appareil de spectrométrie de masse (MS). Nous avons simulé (SimIon) et développé différentes optiques ioniques fonctionnant à haute pression (entonnoirs à ions, piège ionique). Ces modifications expérimentales nous ont permis de commencer des études conformationnelles de biomolécules en phase gazeuse.Les premières expériences avaient pour objectif d’observer les facteurs stabilisants une structure secondaire sur des séries de peptides analogues. La première étude a été réalisée sur des séries de polyalalanines et de polyglycines de formules Arg(Ala)4XxxAla4Lys et Arg(Gly)4Xxx(Gly)4Lys, où Xxx est l’un des 20 acides aminés naturels. Nous nous sommes intéressés à l’influence de l’acide aminé central sur la conformation globale. Puis nous avons observés la stabilité de l’hélice de la partie transmembranaire de la protéine M2 du virus de la grippe A et de différents mutants. Ces études ont permit de montrer l’importance de la solvatation des charges en phase gazeuse.Enfin nous avons initié une étude sur le repliement des protéines en utilisant une protéine modèle, le lysozyme. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux mécanismes de repliements en fonction du degré d’oxydation de cette dernière / This work deals with the conformational studies of biomolecules in gas phase. The gas phase allows observing the intrinsic factors that stabilize the structure.The first step of this work consisted in coupling an ion mobility tube and a mass spectrometer (IM-MS). Especially, ion optics working at high pressure had to be developed (ion funnels, cylindrical ion trap). These experimental modifications allowed us to realising conformational studies in vacuo.This work is build around two major axes. The first one deals with the understanding of the factors that stabilize the secondary structure in gas phase. We have studied series of peptides with similar sequences. We studied a series of polyalanines and polyglycines who have the following formula Arg(Ala)4XxxAla4Lys et Arg(Gly)4Xxx(Gly)4Lys, where Xxx is one of the 20 natural amino acids. We are looking the influence of central amino acid on the global structure of peptides. After that we have observed the stability of the helix of the transmembran domain of the M2 protein of virus Influenza A and some mutants. These studies allow showing the importance of the charge solvatation in the gas phase.Finally, we are initiated a study on the refolding of proteins and more particularly on a model protein: the Lysozyme. We are studied the refolding in function of oxide degrees

L’émollience est un terme définissant la capacité d’une matière première à adoucir, amollir, ou lubrifier la peau. Dans le domaine de la cosmétique, les émollients sont utilisés pour modifier la consistance, la viscosité ou la polarité d’une formulation. Il existe un nombre non négligeable d’émollients pouvant être utilisés en cosmétique. Cependant, les données aussi bien physico-chimiques que sensorielles disponibles dans la littérature sont encore très rares, rendant le choix des émollients complexe. De plus, les analyses sensorielles habituellement réalisées par les fournisseurs constituent une méthode de caractérisation particulièrement chronophage et coûteuse.Parmi les différents types d’émollients, les dérivés siliconés se démarquent par des propriétés bien spécifiques. Il s’agit notamment d’un très bon étalement, un toucher doux, non huileux et non collant, ou encore d’un effet sec sans effet de fraicheur. Cependant, malgré ces propriétés sensorielles exceptionnelles, de récentes études soulèvent la question de la toxicité d’un dérivé cyclique particulièrement utilisé dans les produits cosmétiques : le décaméthylcyclopentasiloxane (D5). Ainsi, deux problématiques font le sujet de ces travaux : une portant sur la recherche d’un substituant biosourcé au D5 et pour laquelle des molécules commerciales et synthétisées ont été caractérisés et comparés par des mesures physico-chimiques et sensorielles. La seconde problématique repose sur la recherche de corrélations entre les données physico-chimiques et sensorielles dans le but de faciliter le travail des formulateurs lors du screening des émollients par la prédiction de certaines de leurs propriétés sensorielles. / Emolliency is a word used to define the ability of a compound to soften or lubricate the skin. ln the cosmetic field, emollients are used to modify the consistency, the viscosity or the polarity of a formulation. Many emollients can be used in cosmetic products. However, in the literature both physicochemical and sensory data ar still lacking, making it difficult to choose an emollient. Furthermore, the sensory analysis usually performed to characterize emollients are particularly time-consuming and thus, expensive. Among the different chemical families of emollients, silicone derivatives stand out thanks to their specific properties. Indeed, they are characterized by an excellent spreading on skin and hair, a smooth skin feel, non-greasy and non-sticky, or by a dry skin feel without a fresh effect. However, even though these sensory properties are exceptional, recent studies wonder about the toxicity of a cyclic silicone particularly used in cosmetic products: the decamethylcyclopentasiloxane (D5). Thus, this work deals With two main objectives. The first one consists in the research of a bio-based alternative to the D5 For this purpose, a number of commercial and synthesized molecules were characterized and compared With physicochemical measurements and sensory analysis, allowing the observations of trends between structures and properties. The second objective relies on the study of correlations between physico-chemical and sensory data in order to predict the emollient properties of cosmetic ingredients. This would ease the work of formulators during the screening of ingredients.

Solid state approaches to structural properties like diffraction or microscopy techniques often cannot be applied to biomolecular systems, at least not without special postpreparation which often corrupts the desired properties of the pristine systems. In this work the capabilities of synchrotron-based, soft X-ray spectroscopies as an alternative way to unravel structural properties of such systems are tested. To this end, three exemplary systems were investigated each with the focus on another facet and characteristic length scale. The first example are DNA-alkanethiol self-assembled monolayers, also known as DNA microarrays or DNA chips, for which a way to monitor and controllably tune the structural composition on the mesoscopic scale of many thousands of molecules was sought for. The second example focuses on the single-molecule and submolecular scale in metalprotein hybrid compounds with the aim to identify the binding site of metal atoms or ions within protein molecules and the underlying interaction mechanisms. The most fundamental structural scale, the level of single bonds and molecular orbitals, is addressed in the last example where it was tried to elaborate an approach to map the topology of molecular orbitals based upon X-ray absorption properties. This approach was put to the practical test for the characteristic pi*peptide orbitals in protein backbones. For all three investigated examples, spectroscopies using soft X-ray synchrotron radiation were able to extract the desired information, thus confirming that they may grant alternative access to structural properties of soft-matter systems in cases where standard approaches fail. / Klassische Festkörpertechniken zur Strukturuntersuchung, wie Streu- oder Mikroskopiemethoden, können häufig nicht auf Biomolekülsysteme angewandt werden, zumindest nicht ohne spezielle Postpräparation, die die ursprünglichen Eigenschaften dieser Systeme oft verfälscht. In dieser Arbeit soll untersucht werden, inwieweit Röntgenspektroskopien basierend auf Synchrotronstrahlung einen alternativen Zugang zu Struktureigenschaften solcher Systeme bieten. Dazu wurden drei Systeme exemplarisch untersucht, jeweils mit Schwerpunkt auf einen anderen Aspekt und charakteristischen Längenbereich. Für selbstorganisierende DNA-Alkanthiol-Schichten, sogenannte DNA-Chips, wurde nach eine Weg gesucht, ihre strukturelle Zusammensetzung auf der mesoskopischen Ebene vieler tausend Moleküle zu bestimmen und kontrolliert zu modifizieren. Metallisierte Proteinstrukturen wurden auf Einzelmolekül- bzw. submolekularer Ebene untersucht, mit dem Ziel, die Orte der Metallanlagerung innerhalb des Proteins und die zugrundeliegenden Wechselwirkungsmechanismen zu identifizieren. Die unterste strukturelle Ebene, der Bereich einzelne Bindungen und Molekülorbitale, wurde adressiert am Beispiel der pi*peptide Orbitale des Proteinrückrats. Dafür wurde eine Methode zur Kartographierung einzelner Orbitale anhand von Röntgenabsorptionseigentschaften herausgearbeitet und praktisch getestet. In allen drei Fällen konnten Röntgenspektroskopien die nötigen Informationen liefern und damit ihr Potential für Strukturuntersuchungen in weicher Materie unter Beweis stellen.