Investigating assembly dynamics of a bacterial photosynthetic system and its impact on light-harvesting efficiency

研究细菌光合系统的组装动力学及其对光捕获效率的影响

基本信息

  • 批准号:
    2317015
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 101.42万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-01 至 2027-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Photosynthetic bacteria thrive in diverse environments and possess unique strategies to regulate photosynthesis under stress. As current knowledge of these regulatory mechanisms is limited, this project delves into the photosynthetic processes of these bacteria using a range of biophysical techniques to unlock valuable insights into the physical principles. The study of these simpler photosynthetic machines will provide insight into the evolution and adaptation of the photosynthetic molecular apparatus. This project will investigate the overall protein architecture and assembly dynamics of the green sulfur bacterial (GSB) photosynthetic supercomplex, focusing on light regulatory mechanisms. This project involves the training of graduate and undergraduate students, particularly those from underrepresented minority backgrounds, equipping them with the necessary skills to contribute to this cutting-edge research. In addition, this endeavor is intertwined with the BioSense Network platform, which will engage high-school teachers and students, to ignite their interest in the fields of science, technology, engineering, and mathematics. GSB are anaerobic photoautotrophs thriving in extreme conditions with low light intensity and scarce nutrients. They have developed a highly efficient system for harvesting and transducing photosynthetic energy. One system component is the chlorosome, a large, specialized, membrane-bound light harvesting system, that efficiently captures the limited number of photons available and transfers the energy to the reaction center. This project aims to uncover how GSB regulates this photosynthetic system to efficiently use minimal light for cellular needs, by studying the spatial organization and assembly dynamics of proteins, involved in maintaining and regulating photosynthetic energy transfer. Cutting-edge cryo-EM methods will be applied to study the assembly dynamics, while structural mass spectrometry (MS) will provide information about highly flexible and unstructured protein domains within the supercomplex. The spatial arrangement of relevant protein complexes will be visualized with Cryogenic electron tomography to determine their positions in the cellular context. The overall architecture and assembly dynamics of the GSB photosynthetic system will be determined under various light intensities to understand how the molecular assembly responds to changes in light levels while maintaining high levels of energy transfer efficiency. The knowledge gained from this project will shed light on energy flow within GSB and contribute to our understanding of molecular evolution in photosynthesis.This project is funded by the Molecular Biophysics program of the Molecular and Cellular Biosciences Division in the Biological Sciences Directorate.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
光合细菌在不同的环境中茁壮成长,并拥有独特的策略来调节光合作用。由于目前对这些调控机制的了解有限,该项目使用一系列生物物理技术深入研究这些细菌的光合作用过程,以揭示对物理原理的宝贵见解。对这些简单的光合机器的研究将为光合分子装置的进化和适应提供深入的了解。本计画将探讨绿色硫细菌光合作用超复合体的整体蛋白质结构与组装动力学,并著重于光调控机制。该项目涉及培训研究生和本科生,特别是那些来自代表性不足的少数民族背景的学生,使他们具备必要的技能,为这一前沿研究做出贡献。此外,这一奋进与BioSense Network平台交织在一起,该平台将吸引高中教师和学生,激发他们对科学,技术,工程和数学领域的兴趣。GSB是厌氧光合自养生物,在低光照强度和缺乏营养的极端条件下茁壮成长。他们已经开发出一种高效的系统来收集和转换光合能量。一个系统组件是叶绿体,一个大的,专门的,膜结合的光捕获系统,有效地捕获有限数量的光子,并将能量转移到反应中心。该项目旨在揭示GSB如何调节这种光合系统,通过研究蛋白质的空间组织和组装动力学,有效地利用最小的光来满足细胞需求,参与维持和调节光合能量转移。尖端的cryo-EM方法将用于研究组装动力学,而结构质谱(MS)将提供有关超复合物内高度灵活和非结构化蛋白质结构域的信息。相关蛋白质复合物的空间排列将通过低温电子断层扫描进行可视化,以确定它们在细胞环境中的位置。GSB光合系统的整体结构和组装动力学将在各种光强度下确定,以了解分子组装如何响应光水平的变化,同时保持高水平的能量传递效率。从这个项目中获得的知识将阐明GSB中的能量流,并有助于我们理解光合作用中的分子进化。这个项目由生物科学理事会分子和细胞生物科学部的分子生物物理学项目资助。这个奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响进行评估,被认为值得支持审查标准。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Po-Lin Chiu其他文献

The interplay between cholesterol and aquaporin-0
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2021.11.1191
  • 发表时间:
    2022-02-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Juan D. Orjuela;Po-Lin Chiu;Thomas Walz;Bert L. de Groot;Camilo A. Aponte-Santamaria
  • 通讯作者:
    Camilo A. Aponte-Santamaria
Isolation of Functional Temperature Activated Transmembrane Domain of Human TRPM8
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2019.11.2335
  • 发表时间:
    2020-02-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Dustin Luu;Po-Lin Chiu;Wade D. Van Horn
  • 通讯作者:
    Wade D. Van Horn
Structural Studies of the Neuronal Apoptotic Complex of the Prongf-P75<sup>NTR</sup>-Sortilin
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2020.11.939
  • 发表时间:
    2021-02-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Purbasha Nandi;Yu-Ping Poh;Po-Lin Chiu
  • 通讯作者:
    Po-Lin Chiu
Structural basis for excited light transfer within bacterial photosynthetic supercomplex
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2022.11.1412
  • 发表时间:
    2023-02-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Po-Lin Chiu
  • 通讯作者:
    Po-Lin Chiu
Mechanism of the alteration in domain-domain communications in human p97/VCP atpase
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2021.11.1259
  • 发表时间:
    2022-02-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Purbasha Nandi;Shan Li;Rod Carlo Columbres;Feng Wang;Dewight Williams;Yu-Ping Poh;Tsui-Fen Chou;Po-Lin Chiu
  • 通讯作者:
    Po-Lin Chiu

Po-Lin Chiu的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

ENKD1在纺锤体定向中的作用及分子机制
  • 批准号:
    32000490
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肌球蛋白18B通过影响微丝应力纤维组装调控肿瘤细胞迁移的机制研究
  • 批准号:
    31970660
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
晶态桥联聚倍半硅氧烷的自导向组装(self-directed assembly)及其发光性能
  • 批准号:
    21171046
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    55.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
嵌段共聚物多级自组装的多尺度模拟
  • 批准号:
    20974040
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
早型星系的测光研究
  • 批准号:
    10973011
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
"锁住"的金属中心手性-手性笼络合物的动态CD光谱研究与应用开发
  • 批准号:
    20973136
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    34.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
功能有机配体新颖设计与有机金属超分子导向组装
  • 批准号:
    20772152
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    28.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Application of New Tools for Probing the Roles of Sphingolipids and Cholesterol in Influenza Virus Infection
应用新工具探索鞘脂和胆固醇在流感病毒感染中的作用
  • 批准号:
    10678459
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 101.42万
  • 项目类别:
Membrane and lipidome dynamics during enterovirus infection
肠道病毒感染期间的膜和脂质组动力学
  • 批准号:
    10751143
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 101.42万
  • 项目类别:
NSF Postdoctoral Fellowship in Biology FY 2021: Molecular dynamics of assembly of the cnidarian stinging cell organelle
2021 财年 NSF 生物学博士后奖学金:刺胞动物刺细胞细胞器组装的分子动力学
  • 批准号:
    2208988
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 101.42万
  • 项目类别:
    Fellowship Award
Structure and Function of Direct Delivery Peptides
直接递送肽的结构和功能
  • 批准号:
    10717736
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 101.42万
  • 项目类别:
Nanoscale assembly of amyloid oligomers at physiologically relevant conditions
淀粉样蛋白寡聚物在生理相关条件下的纳米级组装
  • 批准号:
    10733250
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 101.42万
  • 项目类别:
Galectin-3 and engineered variants for clustering glycolipids and glycoproteinson membrane surfaces
Galectin-3 和用于在膜表面聚集糖脂和糖蛋白的工程变体
  • 批准号:
    10652941
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 101.42万
  • 项目类别:
DMS/NIGMS 1: Topological Dynamics Models of Protein Function
DMS/NIGMS 1:蛋白质功能的拓扑动力学模型
  • 批准号:
    10794436
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 101.42万
  • 项目类别:
Discovering interpretable mechanisms explaining high dimensional biomolecular data
发现解释高维生物分子数据的可解释机制
  • 批准号:
    10711988
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 101.42万
  • 项目类别:
Investigating the Molecular Mechanisms that Drive Electrical Synapse Development
研究驱动电突触发育的分子机制
  • 批准号:
    10679980
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 101.42万
  • 项目类别:
Multilineage DAmFRET to investigate AD/ADRD protein phase behavior in neural tissue models
多谱系 DAmFRET 研究神经组织模型中 AD/ADRD 蛋白相行为
  • 批准号:
    10583428
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 101.42万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了