Wissenschaftliche Arbeit

Im Zentrum der wissenschaftlichen Arbeit von Maria-Elisabeth Michel-Beyerle stehen Ladungstransferprozesse in kondensierter Phase, angefangen von Molekülkristallen, Elektron-Donor/Akzeptor-Verbindungen in Lösung bis hin zu biologischen Systemen, Proteinen und der DNA. 1976 erkannte sie die Bedeutung der Spindynamik bei der Radikalpaar-Rekombination und deren Ursprung in der Hyperfeinwechselwirkung, indem sie den ersten Nachweis dieses Effekts über dessen charakteristische Dynamik in einem äußeren Magnetfeld erbrachte und damit die Grundlagen für ein florierendes Gebiet der Spinchemie in Form der Mary-Spektroskopie legte, deren Namensgeberin sie ist. Arbeiten zu magnetfeldabhängigen Elektrontransferprozessen fanden ihren vorläufigen Abschluss in der Beobachtung von Spinbewegungen auf der Zeitskala von Picosekunden, die um drei Größenordnungen schneller waren als alle bis dahin beobachteten. Fasziniert von der Funktion des photosynthetischen Reaktionszentrums bei der Umwandlung von Licht in chemische Energie hat sie 1981 an der Technischen Universität München einen sehr erfolgreichen Sonderforschungsbereich der DFG mit dem Thema „Elementarprozesse der Photosynthese“ ins Leben gerufen. In diesem Sonderforschungsbereich wurden die schnellsten transmembranen Elektrontransferschritte und deren Energetik erstmals identifiziert, sowie höchst spektakulär die dreidimensionale Struktur des Reaktionszentrums aufgeklärt und 1988 mit dem Chemie-Nobelpreis an Deisenhofer, Michel und Huber ausgezeichnet. Durch die Verfolgung unkonventioneller experimenteller Ansätze gelang es auf der Basis von Modellstudien an künstlichen Donor-Akzeptor-Systemen in Lösung, die entscheidenden Parameter aufzudecken, die den Mechanismus des Ladungstransfers bestimmen. Vor diesem Hintergrund haben ihre Arbeiten sehr früh gezeigt, dass eine Protonenübertragung im angeregten Zustand des grün fluoreszierenden Proteins der zentrale Prozess dieses wichtigen genetischen Markers ist. Die Arbeiten zur Chromophor-Protein- und Chromophor-DNA-Wechselwirkung werden seit November 2008 in den neu gegründeten „Bio-FemtoLabs“ an der Nanyang Technological University in Singapur weitergeführt.