Přenos elektronu v (bio)molekulárních systémech: časově rozlišená vibrační spektroskopie a teorie
Cíle projektu
Budou zkoumány a využívány nové mechanismy urychlení a řízení přenosu elektronu v proteinech prostřednictvím kombinací ultrarychlých časově rozlišených vibračních spektroskopických technik a kvantově chemických – molekulárně dynamických výpočtů aplikovaných na mutanty metalloproteinů (např. azurinu) značené organometalickými sensitizátory a na syntetické supramolekuly typu donor-můstek-akceptor. Zaměříme se na spřažení mezi dynamikou přenosu elektronu a strukturními pohyby reagujících systémů a jejich okolí, postupné tunelování přes tryptofanové skupiny, charakterizaci meziproduktů Trp•+ v proteinech, elektronovou a vibrační komunikaci přes můstkující skupiny, zejména peptidické vazby, a pi-pi interakce podél drah přenosu elektronu. Budou studovány dynamické efekty vibrační excitace můstku a strukturní reorganizace produktu po ultrarychlém přenosu elektronu. Výzkum přinese hlubší pochopení mechanismu přenosu elektronu a odhalí nové cesty k účinným a rychlým systémům pro přeměnu světelné energie, molekulární fotoniku and fotokatalýzu.
Klíčová slova
electron transferphotophysicstime resolved spectroscopyinfrared spectroscopyRaman spectroscopyquantum chemistrymolecular dynamicsDFTultrafast processesproteinsazurintryptophanmetal complexes
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Standardní projekty
Veřejná soutěž
Standardní projekty 21 (SGA0201700001)
Hlavní účastníci
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i.Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
17-01137S
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Electron Transfer in (Bio)Molecular Systems: Time-Resolved Vibrational Spectroscopy and Theory
Anotace anglicky
New mechanisms of acceleration and control of protein electron transfer will be unraveled and utilized by combination of ultrafast time-resolved vibrational spectroscopy and quantum chemical molecular dynamics applied to metalloprotein (azurin) mutants derivatized with organometallic photosensitizers and synthetic Donor-Bridge-Acceptor supramolecules. We will focus on coupling between electron-transfer dynamics and structural motions of reacting systems and their environment, electron hopping through tryptophan residues, characterization of Trp•+ intermediate in proteins, and electronic/vibrational communication through the bridge, namely peptide bonds, as well as pi-pi interactions along electron-transfer pathways. Dynamic effects of additional vibrational excitation of the bridge and product structural reorganization upon ultrafast electron transfer will be studied. This research will provide a deep insight into electron-transfer mechanisms and reveal new ways of designing efficient, fast-operating systems for light-energy harvesting, molecular photonics, and photocatalysis.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
CEP - hlavní obor
BO - Biofyzika
CEP - vedlejší obor
CF - Fyzikální chemie a teoretická chemie
CEP - další vedlejší obor
—
OECD FORD - odpovídající obory
(dle převodníku)10403 - Physical chemistry
10610 - Biophysics
Hodnocení dokončeného projektu
Hodnocení poskytovatelem
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Zhodnocení výsledků projektu
Cílů projektu bylo dosaženo. Byly získány původní výsledky týkající přenosu elektronů v biomolekulárních systémech. Jako výstupy projektu bylo přijato jedenáct článků v časopisech. Prostředky byly využity efektivně.
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2017
Ukončení řešení
31. 12. 2019
Poslední stav řešení
U - Ukončený projekt
Poslední uvolnění podpory
22. 5. 2019
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP20-GA0-GA-U/02:1
Datum dodání záznamu
23. 7. 2020
Finance
Celkové uznané náklady
7 180 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
6 267 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
913 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
7 180 tis. Kč
Statní podpora
6 267 tis. Kč
87%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
CEP
BO - Biofyzika
Doba řešení
01. 01. 2017 - 31. 12. 2019