A bottom-up approach to the rational design of new bioluminescence emitters
A bottom-up approach to the rational design of new bioluminescence emitters
批准号:
EP/T011637/1
负责人:
Helen Fielding
金额:
$175.05万
依托单位国家:
英国
项目类别:
Research Grant
财政年份:
2020
资助国家:
英国
项目状态:
未结题
起止时间:
2020 至 --
中文摘要
这项研究将提高我们对生物发光的分子水平的理解,为合理设计新的近红外发射体用于先进的生物发光成像应用奠定基础。生物发光是生物有机体发出的光。这是自然界最壮观的现象之一,并将继续挑战那些试图理解它的人。萤火虫发出的黄绿色光芒是生物发光中最明亮、最美丽的例子之一。生化过程包括小分子(荧光素)被酶(荧光素酶)催化氧化,形成电子激发的草基荧光素,然后通过发光松弛到基态。利用生物发光进行成像应用已经使生物科学发生了革命性的变化。生物发光成像现在是可视化活体中分子和细胞过程的标准工具。然而,由于血液和组织对可见光的吸收,深层组织的敏感性降低,限制了更先进的应用。新的远红外线和近红外生物发光系统可用于提高深层组织的灵敏度和分辨率,但它们的亮度和狭窄的光谱范围限制了它们。对明亮、多色、远红和近红外发射器的需求十分迫切。到目前为止,对生物发光系统的修改一直依赖于渐进式变化和基于小型库的方法。我们建议使用一种全新的、自下而上的方法。我们将使用最先进的光谱测量和量子化学计算来了解远红和近红外荧光素的哪些电子态和分子运动在降低生物发光亮度的竞争非辐射弛豫路径中是重要的,我们还将了解荧光素酶如何调节生物发光波长。然后,我们将利用这些信息来设计新的、明亮的生物发光发射器,用于多色、远红和近红外生物发光成像。
英文摘要
This research will improve our molecular level understanding of bioluminescence for the rational design of new near-infrared emitters for advanced bioluminescence imaging applications. Bioluminescence is the emission of light by living organisms. It is one of Nature's most spectacular phenomena and continues to challenge those who try to understand it. The yellow-green glow of fireflies is one of the brightest and most beautiful examples of bioluminescence. The biochemical process involves the catalytic oxidation of a small molecule (luciferin) by an enzyme (luciferase) to form an electronically excited oxyluciferin that subsequently relaxes to its ground state by emitting light. Harnessing bioluminescence for imaging applications has revolutionised the biosciences. Bioluminescence imaging is now a standard tool for visualising molecular and cellular processes in vivo. However, more advanced applications are limited by reduced sensitivity in deep tissue arising from the absorption of visible light by blood and tissue. New far-red and near-infrared bioluminescence systems for enhanced sensitivity and resolution in deep tissue have recently become available; however, they are limited by their brightness and narrow spectral range. There is a pressing need for bright, multicolor, far-red and near-infrared emitters. To date, modifications to bioluminescent systems have relied on incremental changes and small library-based approaches. We propose to use a fundamentally new, bottom-up approach. We will use state-of-the-art spectroscopy measurements and quantum chemistry calculations to learn which electronic states and molecular motions of far-red and near-infrared luciferins are important in the competing non-radiative relaxation pathways that reduce the brightness of bioluminescence and we will learn how luciferase enzymes tune the bioluminescence wavelength. We will then use this information to design new, bright bioluminescent emitters for multicolour, far-red and near-infrared bioluminescence imaging.
期刊论文(4)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI:
10.1039/d3sc00016h
发表时间:
2023-03-22
期刊:
Chemical science
影响因子:
8.4
作者:
[]
通讯作者:
DOI:
10.1021/acs.jpclett.2c01768
发表时间:
2022-08-04
期刊:
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS
影响因子:
5.7
作者:
[Scholz, Michael S., Fortune, William G., Tau, Omri, Fielding, Helen H.]
通讯作者:
Fielding, Helen H.
DOI:
10.1021/acs.accounts.2c00523
发表时间:
2022-12-20
期刊:
ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH
影响因子:
18.3
作者:
[Fortune, William G., Scholz, Michael S., Fielding, Helen H.]
通讯作者:
Fielding, Helen H.
Ultrafast Laser Spectroscopy with Photons from the IR to the VUV
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批准号:EP/T019182/1
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项目类别:Research Grant
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资助金额:$159.16万
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财政年份:2021
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负责人:Helen Fielding
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依托单位:
Photoelectron spectroscopy in a liquid microjet: unravelling the excited state dynamics of photoactive proteins
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批准号:EP/L005646/1
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项目类别:Research Grant
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资助金额:$98.71万
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财政年份:2014
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负责人:Helen Fielding
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依托单位:
Developing a molecular level understanding of photodynamic therapy using femtosecond pump-probe spectroscopy
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批准号:G0902229/1
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项目类别:Research Grant
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资助金额:$10.77万
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财政年份:2011
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负责人:Helen Fielding
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依托单位:
CoCoChem - A Network to Develop the Coherent Control of Chemistry
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批准号:EP/D070651/1
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项目类别:Research Grant
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资助金额:$1.97万
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财政年份:2006
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负责人:Helen Fielding
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依托单位:
Ultrafast chemical biology in the gas phase
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批准号:EP/D054508/1
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项目类别:Research Grant
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资助金额:$33.24万
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财政年份:2006
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负责人:Helen Fielding
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依托单位:
国内基金
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长链非编码RNA 6up促进BHV-1在MDBK细胞中增殖的分子机制
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批准号:32473006
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2024
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负责人:吴文学
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依托单位:
“Bottom-up”策略构筑金属纳米粒子-多孔有机聚合物复合催化材料
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批准号:--
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:33万元
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批准年份:2022
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负责人:张勇
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依托单位:
碳锰双功能催化剂低温协同脱除烧结烟气NOx与UP-POPs研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:苏伟
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依托单位:
基于MS/MS和UP-MMCA的新生儿甲基丙二酸血症二阶筛查新方法构建与临床应用研究
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批准号:82101824
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项目类别:青年科学基金项目(C类)
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2021
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负责人:王旭东
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依托单位:
简便快速bottom-up法制备含氮空位中心的纳米金刚石晶体
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批准号:51972035
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2019
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负责人:唐春玖
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依托单位:
简便快速bottom-up法制备含氮空位中心的纳米金刚石晶体
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:60万元
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批准年份:2019
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负责人:唐春玖
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依托单位:
长效GnRHa“flare-up”效应通过AMPK通路抑制子宫腺肌症患者卵泡发育的机制
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批准号:81801418
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:21.0万元
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批准年份:2018
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负责人:陆小溦
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依托单位:
基于MOFs衍生的多孔纳米复合金属氧化物的制备及其低温催化降解UP-POPs机理研究
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批准号:21777159
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2017
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负责人:樊芸
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依托单位:
几类非Kahler复流形的研究
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批准号:11701414
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2017
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负责人:杨松
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依托单位:
几类非散度型方程解的性质研究
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批准号:11601140
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2016
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负责人:周双双
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依托单位: