Controllable model membranes and new quantitative analyses to interrogate light harvesting proteins
可控模型膜和新的定量分析来询问光捕获蛋白
基本信息
- 批准号:EP/T013958/1
- 负责人:
- 金额:$ 60.54万
- 依托单位:
- 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
- 起止时间:2020 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This proposal will develop new model systems and analysis methods to quantify the biophysical properties of important Light Harvesting (LH) proteins with high spatiotemporal resolution. This will provide insight into the physical basis of photosynthetic processes which are crucial for life on Earth but poorly understood. It will also have wider relevance for the potential use of LH proteins in nanotechnology, photonics and plasmonics. We need to develop a suite of "model membranes" (idealized experimental models of biomembranes) which incorporate LH proteins and offer a balance between complexity, controllability and amenability to tools that can quantify structure and optical properties. We need the ability to manipulate the density of LH proteins within these model membranes. We need to quantify how the organization and optical properties of these LH proteins change in response to important physicochemical stimuli. The proposed project will develop three types of model membranes for studying LH proteins, which progress from mostly synthetic to close-to-natural membranes. These "model membranes" will be manipulated by applying external electric fields to direct the migration of LH proteins within membranes, for the first time. The nanoscale organization and photophysical properties of these LH proteins will be compared in each type of membrane by an advanced microscopy and spectroscopy combined system. My previous research has demonstrated that the clustering of LH proteins is correlated to energy dissipation (fluorescence quenching) and my expertise with correlative microscopy and spectroscopy tools make me uniquely well-placed for performing quantitative studies of energy transfer processes. In Leeds, we have a new Fluorescence Lifetime Imaging Microscope combined with Atomic Force Microscopy (FLIM+AFM) instrument which will allow unprecedented direct correlation and quantification of optical properties and nanoscale organization (I was co-investigator on the grant acquiring this instrument). This combined microscope is ideal to study LH proteins and gives us a competitive edge. In summary, this project will provide a comparative analysis of the advantages and limitations of new membrane models and, in doing so, quantify the crucial relationship between organization and optical properties of light harvesting proteins. These new models could be applied to bacterial and mammalian membranes of relevance for health and agriculture. Furthermore, knowledge of the important LHCII protein could be relevant for the development of alternative solar nanotechnologies or the production of enhanced crops.
该提案将开发新的模型系统和分析方法,以高时空分辨率量化重要的光捕获(LH)蛋白的生物物理特性。这将提供深入了解光合作用过程的物理基础,这对地球上的生命至关重要,但人们对此知之甚少。它也将具有更广泛的相关性LH蛋白在纳米技术,光子学和等离子体的潜在用途。我们需要开发一套“模型膜”(生物膜的理想化实验模型),其中包含LH蛋白,并提供复杂性,可控性和顺从性之间的平衡,可以量化结构和光学特性的工具。我们需要能够操纵这些模型膜内LH蛋白的密度。我们需要量化这些LH蛋白的组织和光学性质如何响应重要的物理化学刺激而变化。拟议的项目将开发三种类型的模型膜用于研究LH蛋白,从主要合成到接近天然的膜。这些“模型膜”将通过施加外部电场来操纵,以引导膜内LH蛋白的迁移。这些LH蛋白的纳米级组织和生物物理性质将在每种类型的膜中通过先进的显微镜和光谱学组合系统进行比较。我以前的研究表明,LH蛋白的聚集与能量耗散(荧光猝灭)相关,我在相关显微镜和光谱学工具方面的专业知识使我能够非常好地进行能量转移过程的定量研究。在利兹,我们有一个新的荧光寿命成像显微镜结合原子力显微镜(FLIM+AFM)仪器,这将允许前所未有的直接关联和量化的光学性质和纳米级组织(我是共同研究者的赠款收购这台仪器)。这种组合显微镜是研究LH蛋白的理想选择,并为我们提供了竞争优势。总之,该项目将提供新的膜模型的优点和局限性的比较分析,并在这样做,量化组织和光捕获蛋白质的光学性质之间的重要关系。这些新模型可以应用于与健康和农业相关的细菌和哺乳动物膜。此外,重要的LHCII蛋白的知识可能与替代太阳能纳米技术的开发或增强作物的生产有关。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ultrafast energy transfer between lipid-linked chromophores and plant light-harvesting complex II.
- DOI:10.1039/d1cp01628h
- 发表时间:2021-09-15
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Hancock AM;Son M;Nairat M;Wei T;Jeuken LJC;Duffy CDP;Schlau-Cohen GS;Adams PG
- 通讯作者:Adams PG
Enhancing the spectral range of plant and bacterial light-harvesting pigment-protein complexes with various synthetic chromophores incorporated into lipid vesicles.
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- DOI:10.1016/j.jphotobiol.2022.112585
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Hancock AM
- 通讯作者:Hancock AM
Self-Quenching Behavior of a Fluorescent Probe Incorporated within Lipid Membranes Explored Using Electrophoresis and Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy.
- DOI:10.1021/acs.jpcb.2c07652
- 发表时间:2023-03-02
- 期刊:
- 影响因子:3.3
- 作者:Meredith, Sophie A.;Kusunoki, Yuka;Connell, Simon D.;Morigaki, Kenichi;Evans, Stephen D.;Adams, Peter G.
- 通讯作者:Adams, Peter G.
Model Lipid Membranes Assembled from Natural Plant Thylakoids into 2D Microarray Patterns as a Platform to Assess the Organization and Photophysics of Light-Harvesting Proteins.
将天然植物类囊体组装成二维微阵列图案的脂质膜模型作为评估光捕获蛋白质的组织和光物理学的平台。
- DOI:10.1002/smll.202006608
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Meredith SA
- 通讯作者:Meredith SA
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$ 60.54万 - 项目类别:
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Fellowship
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