COMPUTER SIMULATION OF ELECTRON TRANSFER REACTIONS

电子转移反应的计算机模拟

基本信息

  • 批准号:
    2022231
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15.51万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    1988
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1988-07-01 至 2001-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The advance in structural studies of biological electron transfer (ET) presents the exciting opportunity of progressing towards a more molecular level in correlaring structure and function of electron transport proteins. The overall aim of this project is to advance the understanding of ET processes in biological and chemical systems to a more niicroscopie level using the available structural information and computer simulation approaches. During the past grant periods we developed, refined and examined a wide range of strategies for studies of ET processes. These approaches were used in studies of the energetics and dynamics of the primary event in bacterial RC, in evaluating redox potentials of proteins, and in studies of other aspects of ET in proteins. Although our studies were very useful they did not resolve all of the fundamental problems in the field and actually in some cases they presented new and exciting questions. In order to fiirther progress in this important field we propose the following projects: (i) We will conduct a systematic evaluation of the redox potential of proteins, focusing on iron sulfiir proteins. We will concentrate on all-atom models trying to understand the role of water penetration and the effect of averaging over differet configurations with different degrees of penetation. We will use our understanding in refining computationally efficient models with simplified solvent representation. (ii) We will attack the nalin open questions about the primary ET in bacterial RC using microscopic simulations. This will include (a) exaznination of the time dependence of the dielectric screening, (b)analyzing the local dielectric constant in the sites of the electron- transporting chromophores and relating it to a recent interpretation of Stark effects, (c) determining the energetics of the charge transfer-states of the special pair, (d) studying the energetics of mutatin~charged residues and (e) exploring the origin of the oscillations in the time dependent spectra of P*. (iii) We will study the reorganization energies of biological donor-acceptor complexes. (iv) We will simulate ET reactions in solution focusing on the following: (a) evaluating reorganization energies of covalently linked donor-acceptor pairs, (b) studying the effect of solvent dynamics while representing the solute by consistent quantum mechanical approaches, (c) developing density matrix methods, and (d) pushing the frontiers of calculations of electronic coupling matrix element by treating the solvent quantum mechanically.
生物电子传递的结构研究进展 (ET)提供了一个令人兴奋的机会, 更多的分子水平的相关结构和功能, 电子传递蛋白该项目的总体目标是 促进对生物和生物学中ET过程的理解, 化学系统,以更微观的水平,利用现有的 结构信息和计算机模拟方法。期间 在过去的资助期内,我们制定、完善和审查了广泛的 一系列的战略研究的ET过程。这些方法 被用于研究的能量和动力学的主要 在细菌RC中的事件,在评估蛋白质的氧化还原电位, 以及蛋白质中ET的其他方面的研究。虽然我们的 研究是非常有用的,他们没有解决所有的 这个领域的基本问题,实际上在某些情况下, 提出了新的令人兴奋的问题。为了取得更大的进步 在这一重要领域,我们提出以下项目: (i)我们将对氧化还原电位进行系统的评估 蛋白质,重点是铁硫蛋白。我们将集中 全原子模型试图理解水的作用 穿透力和平均效应 具有不同穿透程度的配置。 我们将使用 我们对精炼的理解 具有简化溶剂表示的计算效率模型。 (ii)我们将攻击nalin开放问题的主要ET在 细菌RC使用显微镜模拟。其中包括(a) 介电屏蔽的时间依赖性的研究, (B)分析电子- 运输发色团,并将其与最近的解释, 斯塔克效应,(c)确定电荷转移态的能量学 (d)研究了突变带电粒子能量学 剩余和(e)探索振荡的时间起源 P* 的相关光谱。 (iii)我们将研究重组能 生物供体-受体复合物的一部分。(iv)我们将模拟外星人的反应 在解决方案中,侧重于以下方面:(a)评估重组 共价连接的供体-受体对的能量,(B)研究效应 溶剂动力学,同时代表溶质的一致量子 机械方法,(c)开发密度矩阵方法,以及(d) 推动电子耦合矩阵元计算的前沿 通过量子力学处理溶剂。

项目成果

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