Сверхбыстрые процессы трансформации энергии в каротиноидных белках
| Название НИОКТР | Сверхбыстрые процессы трансформации энергии в каротиноидных белках |
|---|---|
| Аннотация | Проект направлен на комплексное изучение сверхбыстрых процессов трансформации энергии в каротиноидных белках с целью установления механизмов функционирования природных пигмент-белковых комплексов и развития рациональных подходов создания новых молекулярных инструментов. Каротиноидные белки (каротинопротеины) выполняют ряд уникальных биологических функций, участвуя в реакциях селективного связывания и транспорта специфических каротиноидов, повышения эффективности фотосинтеза и фоторецепции за счет расширения спектра действия хлорофиллов фотосистем и ретиналя в составе родопсинов, доставки антиоксидантов в области клетки требующие защиты от активных форм кислорода и фотозащиты. Каротиноиды могут быть как донорами, так и акцепторами в цепях передачи энергии электронного возбуждения, полностью биосовместимы, демонстрируют широкие возможности для спектральной настройки каротиноида в составе белковой глобулы. Все эти свойства делают каротиноидные белки перспективной платформой для разработки новых генетически-кодируемых инструментов исследования и управления биологическими системами от субклеточного до тканевого уровня. Трансформация энергии поглощенной молекулой каротиноида в составе белкового комплекса происходит с участием близколежащих возбужденных электронных состояний на временах в диапазоне 10фс-100 пс, поэтому для изучения связи структуры и фунциональных свойств каротинопротеинов должны использоваться методы лазерной спектроскопии высокого временного разрешения. Центр анализа химических, биологических систем и природных материалов ФИЦ ХФ РАН предоставляет уникальную, методологию исследования сверхбыстрых процессов трансформации энергии электронного возбуждения в нативном состоянии каротинопротеинов. В проекте предлагается комплексный подход, объединяющий передовые экспериментальные методы лазерной спектроскопии, молекулярной биологии и препаративной биохимии и методы молекулярного моделирования для разработки новых подходов создания белков с заданными свойствами на основе каротенопротеинов. В проекте предполагается изучение трёх классов каротинопротеинов: 1. Каротиноид-связывающий белок AstaP, выбран для изучения селективности связывания и спектральной настройки каротиноида белковой глобулой; 2. Оранжевый каротиноидный белок OCP — уникальный фоторецептор, преобразующий энергию электронного возбуждения в масштабные конформационные изменения белковой глобулы; 3. Ксантородопсины XR – уникальные представители семейства бактериородопсинов, содержащие каротиноид в качестве светособирающей антенны. Выбранные объекты исследования покрывают все аспекты белок-пигментных взаимодействий в каротинопротеинах и являются достаточной базой для разработки теоретических методов рационального дизайна новых биотехнологических конструкций. Получаемые с помощью от объекта инфраструктуры уникальные спектральные данные с высоким временным разрешением требуют интерпретации в терминах электронных состояний с применением передовых квантово-химических подходов. На основании экспериментальных данных будут выбраны оптимальные методы моделирования и разработаны протоколы, позволяющие надежно предсказывать структурно-функциональные характеристики каротинопротеинов. Эти протоколы, в свою очередь, станут основанием для рационального изменения свойств каротинопротеинов. Доступные биохимические подходы позволяют синтезировать новые предсказанные модификации белковой глобулы с использованием как классического мутагенеза, так и с расширенным набором неканонических аминокислот. Исследование представляет как фундаментальный интерес в связи с изучением механизмов фоторецепции и фотопреобразования, так и прикладной: фотопереключаемые белковые конструкции на основе OCP и XR могут быть использованы в оптогенетике. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | True |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 28000.0 |
| Дата начала | 2025-05-27 |
| Дата окончания | 2028-12-31 |
| Номер контракта | 25-74-20001 |
| Дата контракта | 2025-05-27 |
| Количество отчетов | 4 |
| УДК | 577.32 |
| Количество просмотров | 4 |
| Руководитель работы | Ярошевич Игорь Александрович |
| Руководитель организации | Рубцов Александр Михайлович |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА" |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-09-18 09:05:44 UTC, 2025-09-18 09:05:44 UTC |
| ОКПД | Нет |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | фоторецепторы; фемтосекундная спектроскопия; фотопротекторы; каротинопротеины; миграция энергии электронного возбуждения |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | Науки о жизни; Индустрия наносистем |
| Критические технологии | Технологии биоинженерии; Биокаталитические, биосинтетические и биосенсорные технологии; Компьютерное моделирование наноматериалов, наноустройств и нанотехнологий |
| Рубрикатор | 34.17.15 - Молекулярная биофизика |
| OECD | — |
| OESR | Биофизика |
| Приоритеты научно-технического развития | в) переход к персонализированной, предиктивной и профилактической медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных) и использования генетических данных и технологий; |
| Регистрационные номера | — |