Związkami badanymi w projekcie są bakteriorodopsyna (BR) i jej

Związkami badanymi w projekcie są bakteriorodopsyna (BR) i jej analogi
mające zmodyfikowaną grupę chromoforową czyli analogi BR posiadające
zmodyfikowany retinal (BR 6.11, BR 6.9, BR 5.12 i BR 5.13).
Celem
projektu
jest
badanie
fotochemii
produktów
pośrednich
bakteriorodopsyny oraz fotocyklu jej zmodyfikowanych analogów za pomocą
ultraszybkich
rozdzielczej
laserowych
w
czasie
metod
spektroskopowych
koherentnej
antystokesowskiej
głównie
pikosekundowej
spektroskopii
Ramana
(PTR/CARS) oraz femtosekundowej absorpcji (FTA). Celem projektu jest:
1) ustalenie mechanizmów molekularnych we wczesnych etapach fotocyklu
BR oraz jej modyfikowanych analogów dla procesów zachodzących w skali 100-500
fs po wzbudzeniu dla produktów pośrednich H, I, J-625.
2) Określenie roli zmian strukturalnych w retinalu, białku i/lub w ich
odpowiednich
wzajemnych
oddziaływaniach,
które
są
odpowiedzialne
za
selektywność i wydajność procesu izomeryzacji w fotocyklu BR oraz jej
modyfikowanych analogów.
Celem badań będą wczesne piko/femtosekundowe procesy molekularne
zawierające etap początkowy fotocyklu bakteriorodopsyny poprzedzający tworzenie
produktu K-590, zwłaszcza w odniesieniu do zmian strukturalnych retinalu oraz
otoczenia
białkowego
aby
uzyskać
szerszy
wgląd
we
własności
stanów
elektronowych produktów pośrednich H, I-460 oraz J-625.
Spodziewamy się, że badane metodami PTR/CARS i FTA własności
strukturalne i dynamiczne bakteriorodopsyny oraz jej analogów ze zmodyfikowanym
retinalem pomogą ustalić procesy, które zachodzą między J-625 i K-590 oraz określić
zmiany w strukturze retinalu i/lub wzajemne oddziaływanie białka z retinalem, które
poprzedzają reakcje izomeryzacji trans-13 cis związane z rotacją wokół wiązania
C13=C14. Ponad dwie dekady badań nad piko- i femtosekundową fotochemią
rodopsyny i bakteriorodopsyny pozwoliły ustalić jakie procesy są odpowiedzialne za
mechanizmy widzenia oraz transport protonu przez membranę generujący potencjał
elektrochemiczny prowadzący do podtrzymania metabolizmu bakterii. Niestety,
dotychczasowe
badania
nie
były
w
stanie
ustalić
natury
mechanizmów
molekularnych zachodzących w pierwszej, ultraszybkiej fazie fotocyklu zachodzącej
w skali femtosekund, które odgrywają kluczową rolę w procesie fotoizomeryzacji
prowadzącej do transportu protonu przez membranę.
•
A. Terentis, L. Ujj, H. Abramczyk, G.H. Atkinson, Primary events
in bacteriorhodopsin photocycle: torsional vibrational dephasing
in the excited electronic state, Chem. Phys 313 (2005) 51-62
•
H. Abramczyk, Femtosecond primary events in
bacteriorhodopsin and its retinal modified analogs. revision of
commonly accepted interpretation of electronic spectra of
transient intermediates in BR photocycle, J.Chem.Phys., 120
(2004) 11120
•
G. Waliszewska, H. Abramczyk, Primary events in the
bacteriorhodopsin photocycle, Annals of the Polish Chemical
Society 3 (2004) 431-434