Carotenoids in light-harvesting and photoprotection – new approaches using multipulse femtosecond spectroscopy
Project goals
The project aims at disclosing so-far hidden properties of the excited states of carotenoids and their roles in photosynthetic light-harvesting. We will use new experimental approaches employing femtosecond spectroscopy: 1) multipulse excitation techniques, as in pump-dump-probe spectroscopy, which allows to manipulate excited state populations; 2) pump-probe spectroscopy with two photon excitation which allows for direct population of the carotenoid dark S1 state. We will address the origin of S1-ICT (charge transfer state) coupling in carbonyl carotenoids. The coupled S1/ICT state is crucial for tuning energy transfer efficiency in antenna proteins, but the precise molecular mechanisms of this tuning remain hidden due to the lack of information about the S1/ICT state. We will also explore conformational space of the S1 potential surface by probing the S1 state after two-photon excitation. The results will provide new information about mechanisms by which the light-harvesting proteins utilize carotenoids for efficient light-harvesting and/or photoprotection.
Keywords
carotenoidsexcited stateslight-harvestingphotosynthesisultrafast spectroscopytwo-photon absorptionenergy transfer
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 20 (SGA0201600001)
Main participants
Biologické centrum AV ČR, v. v. i.
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích / Přírodovědecká fakultaContest type
VS - Public tender
Contract ID
16-10417S
Alternative language
Project name in Czech
Světlosběrné a fotoprotektivní funkce karotenoidů - nové přístupy pomocí multipulsní femtosekundové spektroskopie
Annotation in Czech
Projekt má za cíl objasnit dosud neznámé vlastnosti excitovaných stavů karotenoidů a jejich světlosběrné funkce ve fotosyntéze. K řešení projektu budou využity nové metody femtosekundové spektroskopie: 1) multipulsní excitační techniky zvané pump-dump-probe spektroskopie, které umožňují manipulaci s populacemi excitovaných stavů, 2) pump-probe spektroskopie s dvoufotonovou excitací, která umožňuje přímou populaci zakázaného S1 stavu karotenoidů. V projektu se zaměříme na odhalení původu interakce mezi S1 a ICT (stav přenosu náboje) stavy u karbonylových karotenoidů. Tzv. S1/ICT stav je zásadní pro optimalizaci účinnosti přenosu energie ve fotosyntetických anténních proteinech, ale detailní mechanismy této optimalizace nejsou známy díky nedostatku informací o S1/ICT stavu. V průběhu řešení projektu se také zaměříme na systematické prozkoumání potenciálového povrchu S1 stavu pomocí přímé dvoufotonové excitace. Výsledky projektu poskytnou nové informace o tom, jak fotosyntetické anténní proteiny využívají karotenoidy pro efektivní světlosběrnou a/nebo fotoprotektivní funkcí.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
Project investigated the photophysics of the light-harvesting systems by the advanced techniques of time-resolved spectroscopy. The novel approaches for accessing the ultrafast events were developed, optimised and applied for characterisation of the carotenoid photophysics. Gained results were published as 6 articles in the impacted journals.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2016
Realization period - end
Dec 31, 2018
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 26, 2018
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP19-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Jun 12, 2019
Finance
Total approved costs
8,403 thou. CZK
Public financial support
8,283 thou. CZK
Other public sources
120 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
8 403 CZK thou.
Public support
8 283 CZK thou.
98%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BO - Biophysics
Solution period
01. 01. 2016 - 31. 12. 2018