Photoactivation of protein redox sites
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
INTER-EXCELLENCE
Call for proposals
INTER-EXCELLENCE 10 (SMSM2018LTA02)
Main participants
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
MSMT-39022/2018-1
Alternative language
Project name in Czech
Fotochemická aktivace redox center v proteinech
Annotation in Czech
Projekt má za cíl testovat vědecké hypotézy definované v kapitole 2.1. a získat tak poznatky zásadního významu pro pochopení biologických reakcí přenosu elektronu, konstrukci proteinových fotokatalyzátorů ("fotoenzymů") a pro porozumění ochrany enzymů v živých buňkách před oxidativním stresem. Konkrétně: 1) Odhalit kontrolní mechanismy, které řídí redoxní procesy v proteinech probíhající mechanismem sekvenčního tunelování (přeskoků) elektronu mezi redox aktivními skupinami. Zejména objasnit: - role a aktivitu aminokyselin tryptofanu, tyrosinu, methioninu a cysteinu - funkci prostředí ve kterém se tyto aminokyseliny a terminální redox centra nachází - vliv strukturní a solvatační dynamiky (fluktuací) na reakce přenosu elektronu 2) Zkonstruovat redoxní dráhy ve vybraných proteinech (kupredoxinech, azurinech) pro fotoindukovaný přenos elektronu na dlouhou vzdálenost a optimalizovat je pro maximální rychlost a účinnost. 3) Demonstrovat alespoň jeden funkční proteinový systém schopný fotokatalyzovat oxidaci organických substrátů nebo vody. 4) Zobecnit dosažené výsledky a formulovat pravidla pro design funkčních fotokatalytických systémů využívajících sekvenčního elektronového tunelování mezi redox aktivními skupinami v proteinech. 5) Získat podklady pro objasnění molekulárního mechanismu ochrany oxidačních enzymů a jeho patologických změn s možnými biomedicinálními aplikacemi. 6) Položit základy pro přípravu proteinových fotokatalyzátorů oxidačních reakcí (oxidace organických substrátů a vody, s ohledem na možné aplikace v umělé fotosyntéze a produkci biopaliv oxidací ligninu a celulozy). 7) Rozšířit a prohloubit vědeckou spolupráci s USA, dlouhodobě pak i nad rámec tohoto projektu.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
OECD FORD - secondary branch
10610 - Biophysics
OECD FORD - another secondary branch
10402 - Inorganic and nuclear chemistry
CEP - equivalent branches <br>(according to the <a href="http://www.vyzkum.cz/storage/att/E6EF7938F0E854BAE520AC119FB22E8D/Prevodnik_oboru_Frascati.pdf">converter</a>)
BE - Theoretical physics<br>BO - Biophysics<br>CA - Inorganic chemistry<br>CH - Nuclear and quantum chemistry, photo chemistry
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
Dynamics of electron transfer between two tryptophan residues and of a subsequent oxidation of the copper center in photosensitized azurin were simulated using combined quantum mechanics / molecular mechanics approach, which also revealed the crucial role of solvating water. These results are important for designing photoenzymes. They were presented at the international conference ISPPCC 2022.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2019
Realization period - end
Sep 30, 2023
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Feb 17, 2023
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP24-MSM-LT-U
Data delivery date
Jul 1, 2024
Finance
Total approved costs
3,172 thou. CZK
Public financial support
3,172 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK