Frederiksen, Anders (2024) Structural and mutational traits of avian cryptochromes. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

The leading hypothesis for bird navigation suggests that birds have a biological mechanism sensitive to Earth's magnetic field, likely involving the radical pair mechanism. This quantum process involves molecules with unpaired electrons, so-called radicals. The mechanism is light-activated, leading to the idea that birds' eyes contain the key sensor for detecting magnetic fields. Specifically, the protein cryptochrome (Cry), found in the birds’ eyes, is believed to play a crucial role. Through computational simulations the underlying mechanisms of the mechanism are investigated. The computations were made possible by the avian cryptochrome 4 of pigeons being resolved in recent years. Of the underlying mechanisms is the series of electron transfers between different amino acids of the Cry4 protein, started by the light-activated chromophore FAD. Single amino acid mutations were introduced to the key sites of the mechanism to investigate how the sites influence the protein dynamics.

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Strukturelle und mutationsbedingte Merkmale von Kryptochromen bei Vögeln

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Die führende Hypothese zur Navigation von Vögeln besagt, dass sie über einen biologischen Mechanismus verfügen, der auf das Magnetfeld der Erde reagiert, vermutlich basierend auf dem Radikalpaar-Mechanismus. Dabei sind Radikale mit ungepaarten Elektronen beteiligt, und der Prozess wird durch Licht aktiviert. Es wird vermutet, dass die Augen der Vögel, insbesondere das Protein Cryptochrom (Cry), eine Schlüsselrolle bei der Magnetfeldwahrnehmung spielen. In jüngster Zeit wurde das Cry 4 protein der Taube entschlüsselt, was Computersimulationen des Mechanismus ermöglicht. Dabei wurde untersucht, wie Elektronenübertragungen zwischen Aminosäuren im Cry4-Protein durch das lichtaktive Chromophor FAD ausgelöst werden. Einzelne Mutationen an Schlüsselstellen des Proteins helfen, dessen dynamische Eigenschaften zu verstehen.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Magnetoreception, Simulations, Mutations, Cryptochrome, Electron-transfer
Subjects:	Science and mathematics > Physics
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited:	03 Dec 2024 15:37
Last Modified:	03 Dec 2024 15:37
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/7018
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-70994
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