Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт химической физики
им. Н.Н.Семенова Российской академии наук



 
 
ПРОЕКТЫ


Конкурс РНФ 2014 года
«Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»


Аннотация проекта
Проект направлен на выяснение молекулярного механизма перераспределения энергии между фотовозбужденным хлорофиллом и колебательными поляризационными модами пигмент-белкового комплекса в первичных процессах разделения заряда в фотосинтетических реакционных центрах фотосистем (ФС) 1 и 2. Исследование сопряжения реакций переноса электрона с динамикой поляризационных мод диэлектрического окружения является одной из наиболее актуальных проблем биофизики фотосинтеза. Перенос электрона в белках принципиально отличается от реакций в растворах и электрохимических реакций тем, что его механизм определяется динамикой отдельных выделенных поляризационных мод, задаваемых уникальной молекулярной структурой белкового матрикса. Новые экспериментальные данные, полученные на препаратах фотосинтетических реакционных центров (ФРЦ) методами фемтосекундной абсорбционной спектроскопии, не могут быть интерпретированы в рамках традиционной теории переноса заряда в полярных средах. Сопоставление экспериментально наблюдаемых осцилляций в кинетике переноса электрона в субпикосекундном временном диапазоне с данными молекулярно-динамического моделирования на суперкомпьютерном комплексе и современной теорией адиабатического переноса электрона предоставляет уникальную возможность выяснения молекулярного механизма высокоэффективного преобразования солнечной энергии в первичных процессах фотосинтеза. Конкретной задачей настоящего проекта является исследование роли динамики белкового матрикса в обеспечении высокоэффективного разделения зарядов в реакционных центрах ФС 1 и ФС 2. Для решения этой задачи планируется исследование кинетики разделения зарядов в различных ФРЦ. Предполагается исследование ФРЦ с замещенными функционально-значимыми аминокислотными остатками, ФРЦ модифицированных с помощью химических агентов, а также в условиях ограничения подвижности пигмент-белковых комплексов в присутствии криопротекторов и при низкой температуре. Экспериментальные данные будут сопоставлены с данными молекулярно-динамического моделирования, позволяющего проводить анализ первичных и вторичных процессов образования ион-радикальных пар с микроскопической структурой ФРЦ. На основании микроскопической информации, полученной с помощью молекулярной динамики, будут определены выделенные поляризационные моды белка и построена стохастическая динамическая модель преобразования световой энергии в энергию разделенных зарядов в ФРЦ. Решение поставленной задачи является необходимым этапом на пути создания высоко эффективных экологически чистых электрохимических преобразователей солнечной энергии на основе искусственных или модифицированных природных пигмент-белковых комплексов.

«Роль конформационных движений белка в регуляции динамики процессов переноса электрона в фотосинтетических реакционных центрах.
14-14-00789»,